《现代通信技术概论》第2章ppt

1、第第2章章 数字通信技术基础数字通信技术基础 本章学习要点本章学习要点 1、模拟信号与数字信号的概念与特点 2、模拟信号数字化的方法 3、时分多路复用的基本概念 4、PCM30/32路系统的帧结构 5、数字复接的概念与方法 2.1 模拟信号数字化模拟信号数字化 2.2时分多路复用时分多路复用 2.3 数字复接技术数字复接技术2.1 模拟信号数字化模拟信号数字化 2.1.1 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 2.1.2 数字通信的特点数字通信的特点 1抗干扰能力强、无噪声积累抗干扰能力强、无噪声积累 2便于加密处理，保密性强便于加密处理，保密性强 3便于存储、处理和交换便于存储、处理和交换

2、4采用时分复用实现多路通信采用时分复用实现多路通信 5设备便于集成化、微型化设备便于集成化、微型化 6便于构成综合数字网和综合业务数字网便于构成综合数字网和综合业务数字网2.1.3脉冲编码调制技术脉冲编码调制技术13折线折线A律压缩特性律压缩特性0 xy1 7/86/85/84/83/82/81/81/16 1/8 1/4 1 /2 1 1/32 1/641/128量化量化段落段落码码电平范围（电平范围（）段落码段落码段落起始段落起始电平（电平（）量化间隔量化间隔i（）段内码权值（段内码权值（）a2a3a4a5a6a7a8101600001842121632001161842133264010

3、322168424641280116443216845128256100128864321686256512101256161286432167512102411051232256128643281024204811110246451225612864表表2-2 13折线折线A律电平范围及其段落码列表律电平范围及其段落码列表 时分多路复用的概念时分多路复用的概念 同步技术同步技术 PCM30/32路系统路系统2.2 时分多路复用时分多路复用 为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道传输而相互不干扰，要用到多路复用传输而相互不干扰，要用到多路复用 频分复用

4、频分复用模拟通信模拟通信 时分复用时分复用数字通信。数字通信。 时分多路复用通信是指各路信号在时分多路复用通信是指各路信号在同一信道上占用不同时间间隙进行同一信道上占用不同时间间隙进行通信。通信。一、概念一、概念量化量化编码编码解解码码信道信道1路路2路路n路路n路路2路路1路路低通滤波低通滤波分配器分配器抽样抽样(合路门合路门)分路门分路门低通重建低通重建1n221n时分多路通信模型时分多路通信模型发发 端端收收 端端分配器分配器K1K2二、时分复用中的同步技术二、时分复用中的同步技术 位同步位同步 帧同步帧同步三、三、PCM30/32路系统路系统帧结构的概念帧结构的概念 完成数字通信全过程

5、，除对各个话路进行完成数字通信全过程，除对各个话路进行编、解码外，还必须有定时、同步等措施编、解码外，还必须有定时、同步等措施。在数字通信系统中，各种信号（包括加。在数字通信系统中，各种信号（包括加入的定时、同步等信号）都是严格按时间入的定时、同步等信号）都是严格按时间关系进行的。在数字通信中把这种严格的关系进行的。在数字通信中把这种严格的时间关系称为帧结构。时间关系称为帧结构。F0F1F2F3F15F0帧同步帧同步话路话路话路话路信令信令话路话路话路话路1 0 0 1 1 0 1 10 0 0 0 1A1xxxx1xxxx1A11 1 1 1 1a b c d ac da badcdcbb1

6、复帧（复帧（16帧帧）1帧帧1帧帧=256bit12us,32路时隙路时隙每路每路8bitTS0 TS1TS15TS16TS17TS31复帧同步复帧同步复帧对告复帧对告抽样信息码抽样信息码F0帧帧偶帧偶帧奇帧奇帧F1帧帧F2帧帧PCM30/32路系统的总数码率路系统的总数码率 每帧有每帧有32个路时隙，其中个路时隙，其中30路作为数字信息话路，一路作为数字信息话路，一路作为帧同步码，另外一路用于传送标志信号码（或称路作为帧同步码，另外一路用于传送标志信号码（或称信令）。信令）。 抽样频率为抽样频率为8000HZ.故抽样周期故抽样周期T=1/8000=125us. 每路时隙每路时隙T/32=12

7、5/32=3.9us,每位时隙每位时隙125/256=0.488us 30/32路系统总数码传输率是：路系统总数码传输率是：fcp=8000(每秒帧数每秒帧数)*32（每帧路时隙数）（每帧路时隙数）*8（每路（每路bit数数） =2048k bit/s每路的速率：每路的速率：f=64kbit/s编码编码汇总汇总码型变换码型变换解码解码分离分离码型反码型反变换变换再生再生信令发信令发振铃发振铃发帧同步码帧同步码发生器发生器发端定时发端定时信令收信令收振铃收振铃收帧同步帧同步检出检出收端定时收端定时二线端二线端放大放大 低通低通放大放大 低通低通合路器合路器2130发信道发信道分路器分路器1230

8、收信道收信道 系统框图系统框图一、数字复接技术一、数字复接技术定义定义 数字复接技术就是把两个或两个以上分支数字复接技术就是把两个或两个以上分支数字信号按时分复用方式汇接成为单一的数字信号按时分复用方式汇接成为单一的复合数字信号的过程。具体来说，通过数复合数字信号的过程。具体来说，通过数字复接技术把字复接技术把PCM数字信号由低次群逐级数字信号由低次群逐级合成为高次群以适应在高速线路中传输。合成为高次群以适应在高速线路中传输。2.3 数字复接技术数字复接技术为什么使用数字复接代替为什么使用数字复接代替PCM复用复用 PCM复用瓶颈复用瓶颈在在PCM 30/32路系统中，将路系统中，将30路话音

9、信号分别用路话音信号分别用8kHz抽样频率进行抽样，然后对每个抽样值编抽样频率进行抽样，然后对每个抽样值编8位码，其数码率为位码，其数码率为30880001920kbit/s若传若传送送120路话路，其数码率将达到路话路，其数码率将达到120880007680kbit/s。 平均到每个样值的编码时间仅平均到每个样值的编码时间仅1s多一点，对编码电路速度及对元器件的精度多一点，对编码电路速度及对元器件的精度 要求要求很高，不太容易实现。很高，不太容易实现。克服瓶颈的技术克服瓶颈的技术数字复接数字复接把若干个经过把若干个经过PCM复用的信号（如复用的信号（如30/32路系统路系统）进行时分复用以形

10、成更多路数的数字通信，这）进行时分复用以形成更多路数的数字通信，这一过程称为数字复接。一过程称为数字复接。数字复接原理数字复接原理 数字复接系统由数字复接器和数字分接器数字复接系统由数字复接器和数字分接器 组成。其中数字复接器由调整、定时、复接三组成。其中数字复接器由调整、定时、复接三个单元组成，完成数码流的合路。数字分接器个单元组成，完成数码流的合路。数字分接器由同步、定时、分接和恢复单元组成，在接收由同步、定时、分接和恢复单元组成，在接收端把收到的高次群合路数码流分离到各分支路端把收到的高次群合路数码流分离到各分支路中去。供给时钟频率使分接器与复接器基准时中去。供给时钟频率使分接器与复接器

11、基准时钟保持同步。调整单元的作用是把各输入支路钟保持同步。调整单元的作用是把各输入支路信号的码速调整到与定时信号信号完全一致，信号的码速调整到与定时信号信号完全一致，由复接单元对各支路复接形成一个合路数码流由复接单元对各支路复接形成一个合路数码流，称为高次群。接收端的分接、恢复单元则实，称为高次群。接收端的分接、恢复单元则实现复接、调整的反过程。现复接、调整的反过程。定定 时时调调整整复复接接外部外部时钟时钟恢恢复复分分接接定定 时时同同步步 外线外线高次群高次群分支分支1分支分支2分支分支3分支分支4分支分支1分支分支2分支分支3分支分支4复接器复接器分接器分接器ITUT两类数字速率和复接等

12、级两类数字速率和复接等级 为促进数字通信设备的通用化，为促进数字通信设备的通用化，ITU-T推荐了两类数推荐了两类数字速率和复用等级，目前国内大多采用第二类数字字速率和复用等级，目前国内大多采用第二类数字速率和复接等级，即速率和复接等级，即2.048Mbit/s8.448Mbit/s34.368Mbit/s139.264Mbit/s两类数字速率表两类数字速率表群号群号一次群一次群二次群二次群三次群三次群四次群四次群码速率码速率1.544Mb/1.544Mb/s s6.312Mb/6.312Mb/s s32.064Mb/32.064Mb/s s97.728Mb/s97.728Mb/s话路数话路数

13、2424969648048014401440码速率码速率2.048Mb/2.048Mb/s s8.448Mb/8.448Mb/s s34.368Mb/34.368Mb/s s139.264Mb/139.264Mb/s s话路数话路数303012012048048019201920两类数字速率图二、数字复接的方法二、数字复接的方法 按位复接按位复接（比特复接）（比特复接）依照被复接支路的顺序，每次只取一个支路的一位码进行复接依照被复接支路的顺序，每次只取一个支路的一位码进行复接 按字复接按字复接按字复接是每次复接一个支路的一个码字按字复接是每次复接一个支路的一个码字 按帧复接按帧复接 按帧复接是

14、每次复接一个支路的一个帧的复接方式按帧复接是每次复接一个支路的一个帧的复接方式 各支路瞬时数码率不稳定产生的重叠各支路瞬时数码率不稳定产生的重叠 由于各分支路码流的速率可能存在着微小由于各分支路码流的速率可能存在着微小的差异，所以在进行复接后数码之间就有的差异，所以在进行复接后数码之间就有可能在某一段发生重叠可能在某一段发生重叠,数码重叠让接收端数码重叠让接收端无法分辨出支路信号。无法分辨出支路信号。 由上可见，由于各支路数码率不完全一致由上可见，由于各支路数码率不完全一致的原因，是不能将各低次群信号码流直接的原因，是不能将各低次群信号码流直接进行复接的，所以可以考虑用一个高稳定进行复接的，所

15、以可以考虑用一个高稳定的主时钟来统一供给各低次群时钟需要，的主时钟来统一供给各低次群时钟需要，使各支路码速统一在该主时钟频率之上，使各支路码速统一在该主时钟频率之上，以达到各支路数码率同步的目的。这种系以达到各支路数码率同步的目的。这种系统复接方法称为统复接方法称为同步复接同步复接。 三、三、 数字复接中的码速变换数字复接中的码速变换数码率不同产生的数码重叠同步复接与异步复接同步复接与异步复接 异步复接是各低次群使用各自的时钟。异步复接是各低次群使用各自的时钟。这样，各低次群的这样，各低次群的 时钟速率就不一定相时钟速率就不一定相等，因而在复接时先要进行码速调整，等，因而在复接时先要进行码速调

16、整，使各低次群同步后再复接。使各低次群同步后再复接。 同步复接是用一个高稳定的主时钟来控同步复接是用一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群，使这几个低次制被复接的几个低次群，使这几个低次群的码速统一在主时钟的频率上，这样群的码速统一在主时钟的频率上，这样就达到系统同步的目的。就达到系统同步的目的。正码速调整正码速调整 完成从较低速的数码率到较高速数码率调完成从较低速的数码率到较高速数码率调整的过程称为正码数调整。整的过程称为正码数调整。 正数码率调整一般采用缓冲存储器低速入正数码率调整一般采用缓冲存储器低速入高速出的原则，对每一个支路分别进行调高速出的原则，对每一个支路分别进行调整，各支路

17、码流分别进入各自的缓冲存储整，各支路码流分别进入各自的缓冲存储器，各缓冲存储器的读入码速率稍有不同器，各缓冲存储器的读入码速率稍有不同，但读出速率保持相同。，但读出速率保持相同。正码速率调整方框图正码速率调整方框图脉冲插入方式码速调整示意图脉冲插入方式码速调整示意图本章小结本章小结本章主要介绍了数字通信技术的基本概念和原理：1、数字信号与模拟信号的区别在于幅度取值上是否离散。2、对模拟信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。为保证抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话音信号，抽样脉冲的间隔T

18、1/2fm（fm是话音信号的 最高频率）。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。分为均匀量化与非均匀量化。3、为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰，这种通信方式称为多路复用。4、在数通信系统中，各种信号（包括加入的定时、同步等信号）都是严格按时间关系进行的。在数字通信中把这种严格的时间关系称为帧结构。5、在时分制数字通信系统中，为了扩大传输容量和提高传输效率，常常需要将若干个低速数字 信号合并成一个高速数字信号流，以便在高速宽带信道中传输。数字复接技术就是把两个或两个以上分支数字信号按时分复用方式汇接成为单一的复合数字信号的过程。数字复接的方式有3种：同步复接方式、异步复接方式、准同步复接方式。在数