1、“数字通信原理”第第4章章 信道复用与数字复接信道复用与数字复接“数字通信原理”4.1 频分多路复用频分多路复用(FDM)4.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)4.3 时分多路复用时分多路复用(TDM)4.4 数字复接技术数字复接技术“数字通信原理”4.1 频分多路复用（频分多路复用（FDM）4.1.1 4.1.1 直接法直接法FDMFDM 当复用的路数不是很大时可用直接法实现当复用的路数不是很大时可用直接法实现FDMFDM。频分多路复用是指将多路信号按频率的不同进行频分多路复用是指将多路信号按频率的不同进行复接并传输的方法。复接并传输的方法。频分多路复用频分多路复用 直接法直接法 复级
2、法复级法“数字通信原理”图 4-1 直接法FDM系统的原理图及频谱图(a)系统原理框图；(b)频谱图 LPFMODBPFf1(t)低通滤波器调制器带通滤波器c1LPFMODBPFf2(t)c2LPFMODBPFfn(t)cNMOD信道MODBPFfs(t)主调制器主解制器aaDEMLPFBPFDEMLPFc1c2BPFDEMLPFcN带通滤波器解调器低通滤波器f1(t)f2(t)fN(t)消息输出(a)c3c2c1Oc1c2c3Fs(b)消息输入WmWs“数字通信原理”在某些信道中，总信号在某些信道中，总信号fs(t)可以直接在信道中传输，这时所可以直接在信道中传输，这时所需的最小带宽为需的最
3、小带宽为 WSSB=NWm+(N-1)Wg=Wm+(N-)Ws 在无线信道中，如采用微波频分复用线路，总信号在无线信道中，如采用微波频分复用线路，总信号fs(t)还还必须经过二次调制，这时所使用的主载波必须经过二次调制，这时所使用的主载波a要比副载波要比副载波cN高得高得多。多。最后，系统把载波为最后，系统把载波为a的已调波信号送入信道发送出去。的已调波信号送入信道发送出去。主载波调制器主载波调制器MOD可以采用任意调制方式，视系统的具体情况可以采用任意调制方式，视系统的具体情况而定，而定，通常采用调频通常采用调频(FM)方式。方式。4.1.1 直接法直接法FDM“数字通信原理”当复用路数很大
4、时，可以采用复级法实现当复用路数很大时，可以采用复级法实现FDM，通常利用多级调制产生合成信号通常利用多级调制产生合成信号fs(t)。考虑两级调制，若将考虑两级调制，若将N个信号分成个信号分成m个组，每组由个组，每组由n路单边带信号组成，路单边带信号组成，每路调制在一个副载波上，则每路调制在一个副载波上，则各组的副载波应当相同，显然，这时选择的各组的副载波应当相同，显然，这时选择的mnN。具有相同频谱宽度的具有相同频谱宽度的m个已调信号再进行第二次单边个已调信号再进行第二次单边带调制，所用的带调制，所用的m个主载波为个主载波为a1,a2,am，这些载，这些载波间隔应大于波间隔应大于nWm。最后
5、将。最后将m组单边带信号合成为总组单边带信号合成为总信号信号fs(t)送入信道传输。送入信道传输。4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图图4-2 4-2 复级法复级法FDMFDM的系统原理框图及频谱图的系统原理框图及频谱图(a)系统原理框图；系统原理框图；(b)频谱图频谱图 LPFLPFMODBPFMODBPFMODBPFLPFLPFMODBPFMODBPFMODBPFf1(t)fn(t)fm1(t)fmn(t)ccccama1fs(t)(a)“数字通信原理”图图 4-2 4-2 复级法复级法FDMFDM的系统原理框图及频谱图的系统原理框图及频谱图(a)系统原理框图；系统原理框图；(
6、b)频谱图频谱图 第 1组第 2组第 m组n路n路nWm2nWmmnWm(b)4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”直接法和复接法的最大容量均为直接法和复接法的最大容量均为N=mn，但直接，但直接法所用的载波数为法所用的载波数为mn，复接法为，复接法为(m+n)，故可节约载故可节约载波数为波数为(mn-m-n)。在两级复用系统中，复级法需要在两级复用系统中，复级法需要(mn+m)个调制器，个调制器，而直接法需要而直接法需要mn个，个，两级复用两级复用比单级多用比单级多用m个调制器。个调制器。实际的多路载波电话系统采用多级调制、分层结实际的多路载波电话系统采用多级调制、分层结构形式，构形
7、式，图图4-3给出了实际系统的框图和频谱结构图。给出了实际系统的框图和频谱结构图。4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图图 4-3 4-3 多路载波电话系统的组成及频谱结构图多路载波电话系统的组成及频谱结构图(a)(a)多路载波电话系统原理框图；多路载波电话系统原理框图；(b)(b)话音信号基带频谱图；话音信号基带频谱图；(c)基群信号的频谱配置；基群信号的频谱配置；(d)超群信号的频谱配置超群信号的频谱配置 1212第一级MUX125第一级MUX1210第一级MUX基群超群主群(a)话音信道4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图图 4-3 4-3 多路载波电话系统的组成及
8、频谱结构图多路载波电话系统的组成及频谱结构图(a)(a)多路载波电话系统原理框图；多路载波电话系统原理框图；(b)(b)话音信号基带频谱图；话音信号基带频谱图；(c)基群信号的频谱配置；基群信号的频谱配置；(d)超群信号的频谱配置超群信号的频谱配置 f0 4kHz60 kHz108 kHz48 kHz(b)(c)148 kHz196 kHz1211109 8 7 6 5 4 3 2 1121110987654321基群 A(LSB)基群 B(USB)4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图图 5-3 5-3 多路载波电话系统的组成及频谱结构图多路载波电话系统的组成及频谱结构图(a)(a
9、)多路载波电话系统原理框图；多路载波电话系统原理框图；(b)(b)话音信号基带频谱图；话音信号基带频谱图；(c)基群信号的频谱配置；基群信号的频谱配置；(d)超群信号的频谱配置超群信号的频谱配置 121121121121121312 kHz552 kHz60 kHz300 kHz超群 1(LSB)超群 2(USB)1121121121121125432112345(d)4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”一个超群由一个超群由5 5个基群复用而成，共个基群复用而成，共6060路电话，调制时所有主路电话，调制时所有主载波为载波为f famam=372+48m=372+48m，m m=1=
10、1，2 2，5 5。同样选用单边带下边带调。同样选用单边带下边带调制，经滤波后复接成一个超群，频率范围为制，经滤波后复接成一个超群，频率范围为312312552 kHz552 kHz，共，共240 kHz240 kHz带宽。若采用单边带上边带调制，则频率范围为带宽。若采用单边带上边带调制，则频率范围为6060300kHz300kHz。一个主群由一个主群由1010个超群复用而成，共个超群复用而成，共600600路电话。主群频率配路电话。主群频率配置方式共有两种标准，置方式共有两种标准，L600L600和和U600U600，其频谱配置如图，其频谱配置如图4-44-4所示。所示。L600L600的频
11、率为的频率为60602788 kHz2788 kHz，U6U600的频率范围为的频率范围为5643084 kHz。4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图图 4-4 4-4 主群频谱配置图主群频谱配置图(a)L600主群频谱配置图；主群频谱配置图；(b)U600主群频谱配置图主群频谱配置图 6056481210601308155618042412254860300552804105213001548179620442788主群 L600(a)31221724.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图 4-4 主群频谱配置图(a)L600主群频谱配置图；(b)U600主群频谱配置图
12、564564804105213001548179620443084283625882340主群 U600(b)812106013081556108421002348259628444.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图图 4-5 4-5 调频立体声系统原理框图调频立体声系统原理框图(a)(a)发送端框图；发送端框图；(b)基带信号频谱；基带信号频谱；(b)(c)复用信号频谱；复用信号频谱；(d)接收端框图接收端框图(a)m1(t)m2(t)38 kHz振荡器2衰减左声道m1(t)右声道m2(t)去调频发射机m1(t)m2(t)4.1.2 复级法复级法FDM“数字通信原理”图图 4-5
13、 4-5 调频立体声系统原理框图调频立体声系统原理框图(a)(a)发送端框图；发送端框图；(b)基带信号频谱；基带信号频谱；(c)复用信号频谱；复用信号频谱；(d)接收端框图接收端框图(b)(c)M1(f)15150f/kHz1M2(f)15150f/kHzM(f)211515019 233853f/kHz(d)LPF015 kHzBPF2353 kHz导频滤波19 kHz来自鉴频器2LPF015 kHzm1(t)立体声指示)()(2121tmtm)()(2121tmtmm2(t)1“数字通信原理”4.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)采用多载波传输的方式来将高速串行数据分解为多采用多载
14、波传输的方式来将高速串行数据分解为多个并行的低速数据后采用多载波个并行的低速数据后采用多载波FDMFDM方式传输的。经过方式传输的。经过串串/并变换后并变换后,每路数据码元宽度加长，从而减少了码每路数据码元宽度加长，从而减少了码间串扰的影响，又由于每路采用窄带调制，可减少频间串扰的影响，又由于每路采用窄带调制，可减少频率选择性衰落的影响。率选择性衰落的影响。如果采用正交函数序列作为副如果采用正交函数序列作为副载波，可使载波间隔达到最小，从而提高频带利用率，载波，可使载波间隔达到最小，从而提高频带利用率，这就是所谓的正交频分复用这就是所谓的正交频分复用(OFDM)(OFDM)。图图4 46示出了
15、单示出了单载波调制、载波调制、FDM及及OFDM三种方式的比较。三种方式的比较。“数字通信原理”图图 4-6 单载波调制、单载波调制、FDM、OFDM三种方式的比较三种方式的比较 宽 带调 制 器窄 带调 制 器窄 带调 制 器窄 带调 制 器逆傅立叶变换并/串叶变换单 载 波 调 制FD MO FD M频 率fo单 载 波 的 频 谱频 率f1f2fmFD M 的 频 谱频 率O FD M 的 频 谱f1f2f3fm“数字通信原理”图图 4-7 OFDM的时域原理框图的时域原理框图 Tpf1f212NfNS/P12NTs4.2.1 OFDM的基本原理的基本原理“数字通信原理”由图由图4-7可
16、见，可见，1，2，N是输入端高速串行信息数据码是输入端高速串行信息数据码元，元，S/P是串是串/并变换单元，并变换单元，f1，f2，,fN是是N个正交副载波，个正交副载波，并并行码元经正交副载波调制后，在时域波上相加合并发送至信道。行码元经正交副载波调制后，在时域波上相加合并发送至信道。Ts是串行码元的周期，是串行码元的周期，Tp是发送的并行码元的周期，一般有是发送的并行码元的周期，一般有TpNTs，N是给定信号带宽是给定信号带宽B中所送用的副载波数。中所送用的副载波数。N越大，实际发送的并行码元信号周期越大，实际发送的并行码元信号周期TpNTs就越长，抗就越长，抗码间串扰码间串扰(ISI)的
17、能力也就越强，同时，的能力也就越强，同时，OFDM信号的功率谱也信号的功率谱也就越逼近于理想低通特性。就越逼近于理想低通特性。4.2.1 OFDM的基本原理的基本原理“数字通信原理”图图 4-8 基于基于FFT的的FDM系统组成框图系统组成框图串/并 变 换信 号映 射x比 特d0d1dN1D0IFFTD1并/串变 换插 入 保护 间 隔D/ALPF上 变 频信 号映 射FFT串/并变 换去 除 保护 间 隔LPFD/A下 变 频DN1串 行数 据 输 入串 行数 据 输 入并/串 变 换一 抽 头均 衡 器信 道4.2.2 基于基于FFT的的OFDM系统组成系统组成“数字通信原理”图图 4-
18、9 4-9 具有保护间隔的具有保护间隔的OFDMOFDM的时域和频域示意图的时域和频域示意图1/T子信道频率TTg保存间隔符号时间4.2.2 基于基于FFT的的OFDM系统组成系统组成“数字通信原理”图图 4-10 COFDM高清晰度电视传输系统框图高清晰度电视传输系统框图 数据扰码RS编码数据交织串/并变换IFFT变换上变频TCM编码并/串变换(a)OFDM频道滤波同步检测串/并变换FFT变换并/串变换TCM解码反交织RS解码数据解扰数据输出(b)数据输入“数字通信原理”OFDMOFDM的主要优缺点如下：的主要优缺点如下：(1)(1)经串经串/并变换，大大降低了符号速率，同时插入了保并变换，
19、大大降低了符号速率，同时插入了保护间隔，几乎全部消除了符号间的串扰。但由于保护间隔的插护间隔，几乎全部消除了符号间的串扰。但由于保护间隔的插入将带来功率与信息在速率上的损失。入将带来功率与信息在速率上的损失。(2)(2)在带宽受限系统中的低符号速率传输，只需采用简单在带宽受限系统中的低符号速率传输，只需采用简单均衡就可以达到很好的性能均衡就可以达到很好的性能。(2)(2)多载波系统对频率和定时同步的要求更加严格，多载波系统对频率和定时同步的要求更加严格，同同步误差会导致系统性能的迅速恶化。步误差会导致系统性能的迅速恶化。(3)(3)因因OFDMOFDM符号其峰值功率与平均功率的比值较大，导致符
20、号其峰值功率与平均功率的比值较大，导致对系统前端放大器的线性范围要求增加。对系统前端放大器的线性范围要求增加。4.2.2 基于基于FFT的的OFDM系统组成系统组成“数字通信原理”4.3 时分多路复用（时分多路复用（TDM）4.3.1TDM基本原理基本原理 由于单路抽样信号在时间上离散的相邻脉冲间有由于单路抽样信号在时间上离散的相邻脉冲间有很大的空隙，在空隙中插入若干路其他抽样信号，只很大的空隙，在空隙中插入若干路其他抽样信号，只要各路抽样信号在时间上不重叠并能区分开，那么一要各路抽样信号在时间上不重叠并能区分开，那么一个信道就有可能同时传输多路信号，达到多路复用的个信道就有可能同时传输多路信
21、号，达到多路复用的目的。这种多路复用称为时分多路复用（目的。这种多路复用称为时分多路复用（TDM）。）。“数字通信原理”4-114-11TDMTDM系统框图及波形系统框图及波形(a)(a)TDMTDM系统框图；系统框图；(b)(b)第第1 1路抽样信号；路抽样信号；(c)第第2路抽样信号；路抽样信号；(d)N路路PAM信号信号FDM波形波形 LPF1LPF2LPFNHch()LPF1LPF2LPFNf1(t)f2(t)fN(t)12N12Nf1(t)f2(t)fN(t)同步0Ts2Ts3Ts4Tsf1(t)(a)(b)t4.3.1TDM基本原理基本原理“数字通信原理”图图 4-114-11TD
22、MTDM系统框图及波形系统框图及波形(a)(a)TDMTDM系统框图；系统框图；(b)(b)第第1 1路抽样信号；路抽样信号；(c)第第2路抽样信号；路抽样信号；(d)N路路PAM信号信号FDM波形波形 f2(t)0 Ts/NTs(Ts/N)2Ts(Ts/N)时 隙帧32121NTs122Ts123Ts124Tst(c)(e)NNNNTsTsTsTst(d)0NN1NN12NN13NN14TsNN15t5Ts4.3.1TDM基本原理基本原理“数字通信原理”1.抽样速率抽样速率fs、抽样脉冲宽度、抽样脉冲宽度和复用路数和复用路数N的关系的关系抽样脉冲的宽度抽样脉冲的宽度要比抽样周期要比抽样周期T
23、s还小。还小。对于对于N路时分复用信号，在抽样周期路时分复用信号，在抽样周期Ts内要顺序内要顺序地插入地插入N路抽样脉冲，而且各个脉冲间要留出一些空路抽样脉冲，而且各个脉冲间要留出一些空隙作保护时间，若取保护时间隙作保护时间，若取保护时间tg和抽样脉冲宽度和抽样脉冲宽度相等，相等，这样抽样脉冲的宽度这样抽样脉冲的宽度=Ts/2N，N越大，越大，就越小，但就越小，但不能太小。因此，时分复用的路数也不能太大。不能太小。因此，时分复用的路数也不能太大。4.3.2 TDM信号的带宽及相关问题信号的带宽及相关问题“数字通信原理”时分复用信号的带宽有不同的含义。时分复用信号的带宽有不同的含义。从传输主要从
24、传输主要能量的观点考虑能量的观点考虑 ss4221NfNfB从另一方面考虑，只要幅从另一方面考虑，只要幅度信息没有损失，那么脉冲形状度信息没有损失，那么脉冲形状的失真就无关紧要。的失真就无关紧要。2.信号带宽信号带宽B与路数与路数N的关系的关系xNfNfB2s“数字通信原理”时分复用后得到的总和信号仍然是基带信号，时分复用后得到的总和信号仍然是基带信号，只不过这个总和信号的脉冲速率是单路抽样只不过这个总和信号的脉冲速率是单路抽样信号的信号的N倍，倍，即即 sNff 这个信号可以通过基带传输系统直接传输，也这个信号可以通过基带传输系统直接传输，也可以经过频带调制后在频带传输信道中可以经过频带调制
25、后在频带传输信道中进行传输。进行传输。4.时分复用系统必须严格同步时分复用系统必须严格同步 在在TDMTDM系统中，发送端的转换开关与接收端的分系统中，发送端的转换开关与接收端的分路开关要严格同步，否则系统就会出现紊乱。实现路开关要严格同步，否则系统就会出现紊乱。实现同步的方法与脉冲调制的方式有关。同步的方法与脉冲调制的方式有关。3.时分复用信号仍然是基带信号时分复用信号仍然是基带信号“数字通信原理”图图 4-12 FDM4-12 FDM与与TDMTDM特性比较特性比较（a）FDM；(b)TDM O信 号 3信 号 2信 号 3保护频带t信号1信号2信号3信号1信号2保 护 时 间Tat(a)
26、(b)O1.关于复用原理关于复用原理4.3.3 TDM与与FDM的比较的比较“数字通信原理”2.关于设备复杂性关于设备复杂性就复用部分而言，就复用部分而言，FDMFDM设备相对简单，设备相对简单，TDMTDM设备较为复杂；设备较为复杂；就分路部分而言，就分路部分而言，TDMTDM的滤波器比的滤波器比FDMFDM的模拟滤波器分路简单、的模拟滤波器分路简单、可靠，而且可靠，而且TDMTDM中的所有滤波器都是相同的滤波器。中的所有滤波器都是相同的滤波器。FDMFDM中中要用到不同的载波和不同的带通滤波器，因而滤波设备相对要用到不同的载波和不同的带通滤波器，因而滤波设备相对复杂。复杂。总的比较，总的比
27、较，TDM的设备要简单些。的设备要简单些。4.3.3 TDM与与FDM的比较的比较“数字通信原理”3.3.关于信号间干扰关于信号间干扰在在FDMFDM系统中，信道的非线性会在系统中产生交调失真和系统中，信道的非线性会在系统中产生交调失真和高次谐波，引起话间串扰，因此，高次谐波，引起话间串扰，因此，FDMFDM对线性的要求比单路通对线性的要求比单路通信时要严格得多。信时要严格得多。在在TDMTDM系统中，多路信号在时间上是分开的，因此系统中，多路信号在时间上是分开的，因此,对线对线性的要求与单路通信时的一样，对信道的非线性失真要求可性的要求与单路通信时的一样，对信道的非线性失真要求可降低，系统中
28、各路间串降低，系统中各路间串话比话比FDM的要小。的要小。4.3.3 TDM与与FDM的比较的比较“数字通信原理”4.4.关于传输带宽关于传输带宽从前面关于从前面关于FDMFDM及及TDMTDM对信道传输带宽的分析可知，对信道传输带宽的分析可知，两种两种系统的带宽是一样的，系统的带宽是一样的，N N 路复用时对信道带宽的要求都是单路路复用时对信道带宽的要求都是单路的的N N 倍。倍。码分复用（码分复用（CDMCDM）不同于）不同于FDMFDM和和TDMTDM，FDMFDM中不同信息所用的中不同信息所用的频率是不同的，频率是不同的，TDMTDM中不同信息是用不同时隙来区分的，而中不同信息是用不同
29、时隙来区分的，而CDMCDM中各路信息是用各自不同的编码序列来区分的，它们均占有中各路信息是用各自不同的编码序列来区分的，它们均占有相相同的频段和时间。同的频段和时间。4.3.3 TDM与与FDM的比较的比较“数字通信原理”图图 4-13 4-13 TDMTDMPCMPCM方框图方框图(a)发送端方框图；发送端方框图；(b)接收端方框图接收端方框图 放大和低通滤波x1(t)取 样发定时(1路)话音1放大和低通滤波x2(t)取 样发定时(2路)话音2放大和低通滤波x3(t)取 样发定时(3路)话音3量化和编码码型变换去信道发送端定时1路 2路 3路(a)xs3(t)xs2(t)xs1(t)4.3
30、.4 时分复用的时分复用的PCM系统系统“数字通信原理”4.3.5 PCM 30/32路典型终端设备介绍路典型终端设备介绍 1.1.基本特性基本特性话路数目：话路数目：3030。抽样频率：抽样频率：8 kHz8 kHz。压扩特性：压扩特性：A=87.6/13A=87.6/13折线压扩律，折线压扩律，编码位数编码位数k k=8=8，采用采用逐次比较型编码器，其输出为折叠二进制码。逐次比较型编码器，其输出为折叠二进制码。每帧时隙数：每帧时隙数：3232。总数码率：总数码率：8328000=2048 kb/s。“数字通信原理”(1)(1)时隙分配。时隙分配。在在PCM30/32PCM30/32路的制
31、式中，抽样周期路的制式中，抽样周期125 125 s s为一帧。为一帧。一一帧有帧有3232个时隙，每个时隙为个时隙，每个时隙为125/32=3.9 125/32=3.9 s s，因此按顺序因此按顺序编号为编号为T TS S0 0、T TS S1 1、TSTS3131。时隙的使用分配为。时隙的使用分配为 TS1TS15、TS17TS31为为30个话路时隙。个话路时隙。TSTS0 0为帧同步码，监视码时隙。为帧同步码，监视码时隙。TS16为信令为信令(振铃、振铃、占线、摘机占线、摘机等各种标志信号等各种标志信号)时时隙。隙。2.帧与复帧结构帧与复帧结构“数字通信原理”(2)(2)话路比特的安排。
32、话路比特的安排。每个话路时隙内要将样值编为每个话路时隙内要将样值编为8 8位位二元码，每个码元占二元码，每个码元占3.9s/8=488 ns3.9s/8=488 ns，称为，称为1 1比特，编号为比特，编号为1 18 8。第第1 1比特为极性码，比特为极性码，第第2424比特为段落码，第比特为段落码，第5 58 8比特比特为段内码。为段内码。（3)TS03)TS0时隙比特分配。时隙比特分配。帧同步码组为帧同步码组为“0011011”0011011”，占，占用偶帧用偶帧TSTS0 0的第的第2828码位。第码位。第1 1比特供国际通信用，不使用时发比特供国际通信用，不使用时发送送“1”1”码。奇
33、帧比特分配为第码。奇帧比特分配为第3 3位为帧失步告警用，以位为帧失步告警用，以A A1 1表示。表示。同步时送同步时送“0”0”码，失步时送码，失步时送“1”1”码。为避免奇帧码。为避免奇帧TSTS0 0的第的第2 28 8码位出现假同步码组，第码位出现假同步码组，第2 2位码规定为监视码，固定为位码规定为监视码，固定为“1”1”，第第4848位码为国内通信用，目前暂定为位码为国内通信用，目前暂定为“1”。2.帧与复帧结构帧与复帧结构“数字通信原理”(4)(4)TSTS1616时隙的比特分配时隙的比特分配 将将1616帧组成一个复帧，分别用帧组成一个复帧，分别用F F0 0、F F1 1、F
34、 F1515表示，表示，复帧周期为复帧周期为2 ms2 ms，复帧频率为，复帧频率为500 Hz500 Hz。复帧中各子帧复帧中各子帧的的TSTS1616分配为：分配为：F F0 0帧：帧：1 14 4码位传送复帧同步信号码位传送复帧同步信号“0000”0000”；第第6 6码位传送复帧失步对局告警信号码位传送复帧失步对局告警信号A A2 2，同步为，同步为“0”0”，失步为失步为“1”1”。5 5、7 7、8 8码位传送码位传送“1”1”码。码。F F1 1F F1515各帧的各帧的TSTS1616前前4 4比特传比特传115115话路信令信号，话路信令信号，后后4 4比特传比特传16163
35、030话路话路的信令信号。的信令信号。2.帧与复帧结构帧与复帧结构“数字通信原理”图 5-14帧与复帧结构 12340TS5678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F1516帧、2ms32时 隙 256bit、125s10011011000011111010111111帧 定 位 时 隙复 帧 定 位 码 组保 留 给 国 际 用(目 前 固 定 为 1)保 留 给 国 内 用奇帧识别码帧对告码奇 帧 TS0偶帧 TS0第 1
36、15话 路话 音 信 息 时 隙标志信号时隙第 16 29话 路话 音 信 息 时 隙x1x2x3x4x5x6x7x8第 30话 路话 音 信 息 时 隙段 内 码极性码复 帧 定位 码 组复 帧 对 告和 备 用 比特abcdabcd第 1路第 16路abcdabcd第 2路第 17路abcdabcd第 15路第 30路F15F2F1F0段 落 码“数字通信原理”图4-15给出了PCM30/32路设备方框图。它是按群路编译码方式画出的。基本工作过程是将30路抽样序列合成后再由一个编码器进行编码。由于大规模集成电路的发展，编码和译码可做在一个芯片上，称单路编译码器。目前厂家生产的PCM 30/
37、32路系统几乎都是单路编译码器构成的，这时每话路的相应样值各自编成8位码以后再合成总的话音码流，然后再与帧同步码和信令码汇总，经码型变换后再发送出去。单路编译码片构成的PCM 30/32路方框图见图4-16。3.PCM 30/32路设备方框图路设备方框图“数字通信原理”图 4-15 PCM30/32路设备方框图 市话局出入中继放大低通放大低通群路译码12分路分离码型反变换再生收群路编码12抽样(TS1)汇总码型变换发(TS2)30(TS31)30信令收逻辑帧同步码检出收定时系统D1D8TS1TS31TS0TS16信令发逻辑帧同步码发生发定时系统2048kHz时钟TS1TS31D1D2D8TS1
38、6TS0D1 D83.PCM 30/32路设备方框图路设备方框图“数字通信原理”图图 4-16 单路编译码片构成的单路编译码片构成的PCM30/32路方框图路方框图 复接侧分接侧单路芯片D/AA/D单路芯片D/AA/D单路芯片D/AA/DCH1CH2CH31帧 码发 生 器发 定 时CPXTS0XTS31XTS0X信令信令线 路 译码再 生收 定 时CPRTS0RTS31R信 道线 路 译码复接侧分接侧单路芯片D/AA/D单路芯片D/AA/D单路芯片D/AA/DCH31CH2CH1帧 码发 生 器发 定 时CPXTS0XTS31X信令信令线 路 译码再 生收 定 时CPRTS0RTS31R信
39、道线 路译 码同 步 电 路同 步 电 路“数字通信原理”4.4 数字复接技术数字复接技术 4.4.1 数字复接设备方框图数字复接设备方框图 图4-17是数字复接系统的方框图。从图中可见，数字复接设备包括数字复接器和数字分接器，数字复接器是把两个以上的低速数字信号合并成一个高速数字信号的设备；数字分接器是把高速数字信号分解成相应的低速数字信号的设备。一般把两者做成一个设备，简称为数字复接器。“数字通信原理”码速调整复 接1234定 时外钟分接恢复支路合路同步定 时分接器复接器图图 4-17 数字复接系统方框图数字复接系统方框图 4.4 数字复接技术数字复接技术 4.4.1 数字复接设备方框图数
40、字复接设备方框图“数字通信原理”4.4.2 复接等级和速率系列复接等级和速率系列表表 4-1 两种标准系列和高次群速率两种标准系列和高次群速率“数字通信原理”准同步复接包括码速调整与同步复接。码准同步复接包括码速调整与同步复接。码速调整技术可分为正码速调整、正速调整技术可分为正码速调整、正/负码速调整负码速调整和正和正/零零/负码速调整三种。其中正码速调整应负码速调整三种。其中正码速调整应用最为普遍。用最为普遍。正码速调整的含义是使调整以后正码速调整的含义是使调整以后的速率比任一支路可能出现的最高速率还要高。的速率比任一支路可能出现的最高速率还要高。码速恢复码速恢复过程则把因调整速率而插入的调
41、整码过程则把因调整速率而插入的调整码元及帧同步码元等去掉，恢复出原来的支路码元及帧同步码元等去掉，恢复出原来的支路码流。流。4.4.3 正码速调整正码速调整“数字通信原理”图图 4-18 异步复接二次群帧结构异步复接二次群帧结构(b)F11F12F134C11C12C13V1212bit2组53bit3组53bit4组53bit1组53bit信码信码信码信码(a)F11F21F31F41F13F23F33F42C11C21C31C41C12C22C32C42C13C23C33C43V1V2V3V4帧同步码告警备用21216215910810655532121321742412963661581
42、84.4.3 正码速调整正码速调整“数字通信原理”图 4-19 正码速调整原理 比相缓存器读时钟控制读出时钟写入时钟支路信码入停读指令输出支路码流fm2112kHz2048kHzflfm fz4.4.3 正码速调整正码速调整“数字通信原理”传统准同步传统准同步(PDH)(PDH)系统暴露出一些固有的弱点，即系统暴露出一些固有的弱点，即 (1)(1)欧洲、北美和日本等国规定话音信号编码率欧洲、北美和日本等国规定话音信号编码率各不相同，各不相同，这就给国际间互通造成困难这就给国际间互通造成困难。(2)(2)没有世界性的标准光接口规范，只有通过光没有世界性的标准光接口规范，只有通过光/电变换成标准电
43、接口电变换成标准电接口(G.703(G.703建议建议)才能互通，从而限才能互通，从而限制了联网应用的灵活性，也增加了网络运营成本。制了联网应用的灵活性，也增加了网络运营成本。(3)(3)低速支路信号不能直接接入高速信号通路上低速支路信号不能直接接入高速信号通路上去。去。(4)(4)系统运营、管理与维护能力受到限制。系统运营、管理与维护能力受到限制。4.4.4 光纤通信同步数字系列简介光纤通信同步数字系列简介“数字通信原理”同步数字系列同步数字系列(SDH)(SDH)是由一些网络单元是由一些网络单元(例如终例如终端复用器端复用器TMTM、同步数字交叉连接设备同步数字交叉连接设备SDXCSDXC
44、等等)组成的，组成的，在光纤上进行同步信息传输、在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网复用和交叉连接的网络，其关键是：络，其关键是：(1)具有全世界统一的网络节点接口具有全世界统一的网络节点接口(NNI)。(2)(2)有一套标准化的信息结构等级，有一套标准化的信息结构等级，称为同步称为同步传输模块传输模块(STM(STM1,STM1,STM4 4和和STMSTM16)16)。(3)(3)帧结构为页面式，帧结构为页面式，具有丰富的用于维护管具有丰富的用于维护管理的比特。理的比特。4.4.4 光纤通信同步数字系列简介光纤通信同步数字系列简介“数字通信原理”(4)(4)所有网络单元都有标准光接
45、口。所有网络单元都有标准光接口。(5)(5)有一套灵活的复用结构和指针调整技术，允有一套灵活的复用结构和指针调整技术，允许现有的准同步数字体系、同步数字体系和许现有的准同步数字体系、同步数字体系和B BISDNISDN信号都能进入其帧结构，信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。因而具有广泛的适应性。(6)(6)大量采用软件进行网络配置和控制，使得功大量采用软件进行网络配置和控制，使得功能开发、能开发、性能改变较为方便，适应将来性能改变较为方便，适应将来的不断发展。的不断发展。4.4.4 光纤通信同步数字系列简介光纤通信同步数字系列简介“数字通信原理”图图 4-20 分插信号流图的比较分插信号流图的比较 分接2 Mb/s分接分接复接复接复接(电信号)(SDH)分插复用器ADM(电信号)2 Mb/s155 Mb/s光接口光接口155 Mb/s电接口电接口140 Mb/s140/34 Mb/s34/8 Mb/s8/2 Mb/s2/8 Mb/s8/34 Mb/s34/140 Mb/s140 Mb/s
