第5章數(shù)字復(fù)接技術(shù)

1、第5章數(shù)字復(fù)接技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原理）原理一、時(shí)分復(fù)用（一、時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）的概念）的概念 1 1、多路復(fù)用技術(shù)：、多路復(fù)用技術(shù)： 利用同一信道，傳送多路互相獨(dú)立的信號(hào)。利用同一信道，傳送多路互相獨(dú)立的信號(hào)。 方法：方法：頻分、時(shí)分、碼分、光分等。頻分、時(shí)分、碼分、光分等。 2 2、時(shí)分復(fù)用（、時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）：）： 將傳輸時(shí)間劃分為若干個(gè)互不重迭的時(shí)隙，簡(jiǎn)稱(chēng)路將傳輸時(shí)間劃分為若干個(gè)互不重迭的時(shí)隙，簡(jiǎn)稱(chēng)路時(shí)隙；互相獨(dú)立的多路信號(hào)順序地占用各自的時(shí)隙，時(shí)隙；互相獨(dú)立的多路信號(hào)順序地占用各自的時(shí)隙，合成一個(gè)復(fù)合信號(hào)，在一條信道中傳輸；在接收端按合成

2、一個(gè)復(fù)合信號(hào)，在一條信道中傳輸；在接收端按同樣的規(guī)律把它們分開(kāi)，對(duì)應(yīng)地送給不同的用戶。同樣的規(guī)律把它們分開(kāi)，對(duì)應(yīng)地送給不同的用戶。FDMA and TDMA 原理原理FDMAfrequencytimeTDMAfrequencytime4 usersExample:第一節(jié)第一節(jié) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原理）原理二、二、TDMTDM原理原理1 1、TDMTDM系統(tǒng)組成（示意圖）系統(tǒng)組成（示意圖） A A、發(fā)送端、發(fā)送端 旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)描述時(shí)分作用，輪流接通第一到第旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)描述時(shí)分作用，輪流接通第一到第K K路信路信號(hào)。號(hào)。 旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)每旋轉(zhuǎn)一周，完成一次時(shí)隙分配，一周旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)每旋轉(zhuǎn)一周，完成一

3、次時(shí)隙分配，一周時(shí)間時(shí)間 稱(chēng)一幀，每接通一路，就是每一幀取一次樣。稱(chēng)一幀，每接通一路，就是每一幀取一次樣。 一幀時(shí)間就是信號(hào)的取樣周期一幀時(shí)間就是信號(hào)的取樣周期T TS S 。 設(shè)語(yǔ)音信號(hào)，每秒取樣設(shè)語(yǔ)音信號(hào)，每秒取樣80008000次，即次，即 = 8000HZ= 8000HZ，則，則 =125=125 S S（幀周期幀周期 = 1/ = 125= 1/ = 125 S S）。）。sfSTsfST第一節(jié)第一節(jié) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原）原理理sScKfKTT1cTscBnKfTnf22minsBnKfHzbitfBBmin第一節(jié)第一節(jié) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原理）原理

4、 B B、接收端、接收端 正確解碼和分路。正確解碼和分路。 保證收發(fā)定時(shí)系統(tǒng)之間有正確的頻率和相位關(guān)系。保證收發(fā)定時(shí)系統(tǒng)之間有正確的頻率和相位關(guān)系。 因此收端必須有一套同步裝置（比特、路定時(shí)、因此收端必須有一套同步裝置（比特、路定時(shí)、 幀同步）。幀同步）。 發(fā)端發(fā)送的碼流中應(yīng)包含幀同步碼，供收定時(shí)參發(fā)端發(fā)送的碼流中應(yīng)包含幀同步碼，供收定時(shí)參考，確認(rèn)一幀的開(kāi)頭?？迹_認(rèn)一幀的開(kāi)頭。第一節(jié)第一節(jié) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原理）原理cTBf第一節(jié)第一節(jié) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原理）原理解：解： s s 平均每路平均每路 占用帶寬：占用帶寬： 1024KHZ 1024KHZ32

5、= 32KHZ32 = 32KHZ * * FDM FDM的載波的載波 系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，4KHZ/4KHZ/每路（每路（8 8倍）倍）1251ssfT9.332125KTTscsKbnKffsB/20488000328KHZfBB10242mins三、三、TDMTDM數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)1 1、話路、話路 復(fù)合成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流（基群）復(fù)合成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流（基群）采用同步采用同步、準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)接技術(shù)準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)接技術(shù) 匯合成高速數(shù)據(jù)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。匯合成高速數(shù)據(jù)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。2 2、數(shù)字復(fù)接系列分類(lèi)：、數(shù)字復(fù)接系列分類(lèi)： 基群、二次群、三次群、四次群基群、二次群、三次群、四次群 。 高次群采用同步數(shù)字系列（高

6、次群采用同步數(shù)字系列（SDHSDH）復(fù)接，嚴(yán)格）復(fù)接，嚴(yán)格的的 4 4倍關(guān)系。倍關(guān)系。第一節(jié)第一節(jié) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原理）原理第一節(jié)時(shí)分復(fù)用（第一節(jié)時(shí)分復(fù)用（TDMTDM）原理）原理 3 3、TDMTDM系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)：系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)： 同步問(wèn)題；同步問(wèn)題； 相位抖動(dòng)問(wèn)題。相位抖動(dòng)問(wèn)題。 4 4、TDMTDM與與FDMFDM相比的優(yōu)點(diǎn)：相比的優(yōu)點(diǎn)： 都是數(shù)字電路，可用軟、硬件實(shí)現(xiàn)控制；都是數(shù)字電路，可用軟、硬件實(shí)現(xiàn)控制； 信道的非線性不敏感；信道的非線性不敏感； 可用再生中繼系統(tǒng)去除噪聲（去掉誤碼的累積）?？捎迷偕欣^系統(tǒng)去除噪聲（去掉誤碼的累積）。第二節(jié)第二節(jié) PCMPCM

7、基群幀結(jié)構(gòu)基群幀結(jié)構(gòu)一、一、PCM30/32PCM30/32終端機(jī)的幀結(jié)構(gòu)終端機(jī)的幀結(jié)構(gòu) （A A律）律） 1 1、幀結(jié)構(gòu)：指一幀周期中時(shí)隙的安排。、幀結(jié)構(gòu)：指一幀周期中時(shí)隙的安排。 每幀分為每幀分為3232個(gè)時(shí)隙（個(gè)時(shí)隙（0 310 31號(hào)）號(hào)） 。 1 1-TS-TS1515，TSTS1717-TS-TS3131（共（共3030路時(shí)隙用于傳話音）路時(shí)隙用于傳話音） b.b.每個(gè)時(shí)隙傳每個(gè)時(shí)隙傳PCM8PCM8位編碼位編碼 S0S0傳幀同步碼傳幀同步碼 1616傳信令，即呼叫、應(yīng)答等。傳信令，即呼叫、應(yīng)答等。第二節(jié)第二節(jié) PCMPCM基群幀結(jié)構(gòu)基群幀結(jié)構(gòu)2 2、TSO TSO 偶數(shù)幀偶數(shù)幀

8、0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 （ 固定為幀同步碼）固定為幀同步碼）奇數(shù)幀奇數(shù)幀 1 A1 n n n n n 1 A1 n n n n n （不傳幀同步碼組）（不傳幀同步碼組） : : 國(guó)際國(guó)際 通信用（保留）通信用（保留） 。 1: 1: 保證收端不誤判為幀同步碼。保證收端不誤判為幀同步碼。 A1 A1：幀失步對(duì)告碼：幀失步對(duì)告碼 A = 0 A = 0，同步（本地同，同步（本地同步）步） （通告對(duì)方）（通告對(duì)方） A = 1 A = 1，失步（本地失步），失步（本地失步） n: n: 保留國(guó)內(nèi)用。保留國(guó)內(nèi)用。第二節(jié)第二節(jié) PCMPCM基群幀結(jié)構(gòu)基群幀結(jié)構(gòu)3 3、規(guī)

9、定：每、規(guī)定：每1616幀構(gòu)成一個(gè)復(fù)幀（傳送共路信令）。幀構(gòu)成一個(gè)復(fù)幀（傳送共路信令）。4 4、TSTS1616 第第F0F0子幀中的子幀中的TSTS1616 0 0 0 0 0 0 0 0 A A2 2 （固定為復(fù)幀同步碼）（固定為復(fù)幀同步碼） ：保留（備用）。：保留（備用）。 A A2 2：復(fù)幀失步對(duì)告碼：復(fù)幀失步對(duì)告碼 A A2 2 = 1 = 1 失步失步 A A2 2 = 0 = 0 同步同步 第第F1 F15F1 F15子幀中的子幀中的TSTS1616第二節(jié)第二節(jié) PCMPCM基群幀結(jié)構(gòu)基群幀結(jié)構(gòu) a b c d a b c d兩個(gè)話路的信令碼，兩個(gè)話路的信令碼，115115對(duì)應(yīng)對(duì)

10、應(yīng)3030個(gè)話路，個(gè)話路，禁止禁止a b c da b c d為全零，以免干擾復(fù)幀同步。為全零，以免干擾復(fù)幀同步。結(jié)論：結(jié)論： 3232路時(shí)隙，真正用于傳送數(shù)據(jù)、話音的時(shí)隙只路時(shí)隙，真正用于傳送數(shù)據(jù)、話音的時(shí)隙只有有3030路，所以稱(chēng)為路，所以稱(chēng)為30/3230/32路基群。路基群。第第F1 F15子幀中的子幀中的TS16 PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)TS012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15001101

11、10000111A2abcdabcdabcdabcd復(fù) 幀 同步 信 號(hào)備 用比 特CH1CH16CH2CH17abcdabcdCH15CH30F1F2F15幀 同 步 信 號(hào)1A111111保 留 給國(guó) 內(nèi) 通 信 用幀 同 步 時(shí) 隙話 路時(shí) 隙話 路時(shí) 隙信 令 時(shí) 隙CH30(CH16 CH29)(CH1 CH15)32路 時(shí) 隙 ， 256 bit,125 s16幀 ， 2.0 ms復(fù) 幀 結(jié) 構(gòu)幀 結(jié) 構(gòu)偶 幀TS0奇 幀TS0488 ns3.91 s5.1 PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 5.1.1 基本概念 我們了解了時(shí)分復(fù)用的概念， 為了提高信道的利用率和信息傳輸速率（也就是提高通信容

12、量）我們可以采用TDM把多路信號(hào)在同一個(gè)信道中分時(shí)傳輸。 可是， 通過(guò)深入研究我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題， 假設(shè)要對(duì)120路 信號(hào)進(jìn)行TDM， 根據(jù)PCM過(guò)程， 首先要在125s內(nèi)完成對(duì)120路話音信號(hào)的抽樣， 然后對(duì)120個(gè)樣點(diǎn)值分別進(jìn)行量化和編碼。 這樣， 對(duì)每路信號(hào)的處理時(shí)間（抽樣、量化和編碼）不到1 s， 實(shí)際系統(tǒng)只有0.95 s（這種對(duì)120路話音信號(hào)直接編碼復(fù)用的方法， 稱(chēng)為PCM復(fù)用）。 如果復(fù)用的信號(hào)路數(shù)再增加， 比如480路， 則每路信號(hào)的處理時(shí)間更短。 要在如此短暫的時(shí)間內(nèi)完成大路數(shù)信號(hào)的PCM復(fù)用， 尤其是要完成對(duì)數(shù)壓擴(kuò)PCM編碼， 對(duì)電路及元器件的精度要求就很高， 在技術(shù)上實(shí)

13、現(xiàn)起來(lái)也比較困難。 因此， 對(duì)于一定路數(shù)的信號(hào)（比如 ）， 直接采用時(shí)分復(fù)用FDM是可行的， 但對(duì)于大路數(shù)的信號(hào)而言， PCM復(fù)用在理論上是可行的， 而實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)。 那么我們自然就會(huì)提出一個(gè)問(wèn)題， 如何實(shí)現(xiàn)大路數(shù)信號(hào)的多路復(fù)用呢？或者說(shuō)， 如何利用分時(shí)傳輸提高通信系統(tǒng)的通信容量或線路利用率？數(shù)字復(fù)接是解決這一問(wèn)題的“良方”。 我們首先給出數(shù)字復(fù)接的定義： 數(shù)字復(fù)接就是指將兩個(gè)或多個(gè)低速數(shù)字流合并成一個(gè)高速率數(shù)字流的過(guò)程、 方法或技術(shù)。 它是提高線路利用率的一種有效方法， 也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)字通信網(wǎng)的基礎(chǔ)。 比如對(duì)30路 進(jìn)行PCM復(fù)用（采用8位編碼）后， 通信系統(tǒng)的信息傳輸速率為8000832

14、2048 kb/s， 即形成速率2048 kb/s的數(shù)字流（比特流）。 現(xiàn)在要對(duì) 120 路 進(jìn)行時(shí)分復(fù)用， 即把4個(gè)這樣的2048 kb/s的數(shù)字流合成為一個(gè)高速數(shù)字流， 就必須采用數(shù)字復(fù)接技術(shù)才能完成。 5.1.2 數(shù)字比特系列與復(fù)接等級(jí) 根據(jù)不同傳輸介質(zhì)的傳輸能力和電路情況， 在數(shù)字通信中將數(shù)字流比特率劃分為不同等級(jí)， 其計(jì)量基本單元為一路PCM信號(hào)的比特率8000（Hz）8（bit）64 kb/s（零次群）。 復(fù)用設(shè)備按照給定比特率系列劃分為不同的等級(jí)， 在各個(gè)數(shù)字復(fù)用等級(jí)上的復(fù)用設(shè)備就是將數(shù)個(gè)低等級(jí)比特率的信號(hào)源復(fù)接成一個(gè)高等級(jí)比特率的數(shù)字信號(hào)。 在國(guó)際上， CCITT為了便于國(guó)際通

15、信的發(fā)展， 推薦了兩類(lèi)群路比特率系列和數(shù)字復(fù)接等級(jí)。 兩類(lèi)數(shù)字速率系列和數(shù)字復(fù)接等級(jí)如表5 - 1和圖5 - 1所示。 表51 兩種數(shù)字系列速率 圖51 數(shù)字復(fù)接等級(jí)示意圖1544 kb/s6312 kb/s24307445441641332064 kb/s97728 kb/s44736 kb/s8448 kb/s2048 kb/s34368 kb/s139264 kb/s564992 kb/s1.5 M系列2 M系列復(fù)接等級(jí)64 kb/s 北美和日本采用的系列和相應(yīng)數(shù)字復(fù)北美和日本采用的系列和相應(yīng)數(shù)字復(fù)接等級(jí)是（基群）、（二次群）等，簡(jiǎn)稱(chēng)為系接等級(jí)是（基群）、（二次群）等，簡(jiǎn)稱(chēng)為系列。歐洲各

16、國(guó)和我國(guó)都采用的系列和相應(yīng)數(shù)字列。歐洲各國(guó)和我國(guó)都采用的系列和相應(yīng)數(shù)字復(fù)接等級(jí)是復(fù)接等級(jí)是2.048Mb/s（基群）、（二（基群）、（二次群）等，即所謂的次群）等，即所謂的2M系列。系列。 CCITT建議中大多數(shù)都是逐級(jí)復(fù)建議中大多數(shù)都是逐級(jí)復(fù)接，即采用接，即采用N（N+1）方式復(fù)接等級(jí)。比如）方式復(fù)接等級(jí)。比如二次群復(fù)接為三次群（二次群復(fù)接為三次群（N=2），三次群復(fù)接為），三次群復(fù)接為四次群（四次群（N=3）。也有采用）。也有采用N（N+2）方式）方式復(fù)接，比如由二次群直接復(fù)接為四次群復(fù)接，比如由二次群直接復(fù)接為四次群（N=2）。）。 采用采用2Mb/s基群數(shù)字速率系列和復(fù)接基群數(shù)字速率系

17、列和復(fù)接等級(jí)具有如下一些好處：等級(jí)具有如下一些好處： (1)復(fù)接性能好，對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)結(jié)復(fù)接性能好，對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)結(jié)構(gòu)沒(méi)有任何限制，即比特獨(dú)立性較好；構(gòu)沒(méi)有任何限制，即比特獨(dú)立性較好； (2)信令通道容量大；信令通道容量大； (3)同步電路搜捕性能較好（同步碼同步電路搜捕性能較好（同步碼集中插入）；集中插入）； (4 )復(fù) 接 方 式 靈 活 ， 可 采 用復(fù) 接 方 式 靈 活 ， 可 采 用 N （N+1）和）和N（N+2）兩種方式復(fù)接；）兩種方式復(fù)接； (5)2Mb/s系列的幀結(jié)構(gòu)與數(shù)字交系列的幀結(jié)構(gòu)與數(shù)字交換用的幀結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的，便于向數(shù)字交換統(tǒng)一換用的幀結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的，便于向數(shù)字交換統(tǒng)一

18、化方向發(fā)展?；较虬l(fā)展。 數(shù)字復(fù)接的原理與分類(lèi)數(shù)字復(fù)接的原理與分類(lèi) 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)主要由數(shù)字復(fù)接器和分?jǐn)?shù)字復(fù)接系統(tǒng)主要由數(shù)字復(fù)接器和分接器組成。復(fù)接器是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的支路接器組成。復(fù)接器是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的支路（低次群）按時(shí)分復(fù)用方式合并成一個(gè)單一的（低次群）按時(shí)分復(fù)用方式合并成一個(gè)單一的高次群，其設(shè)備由定時(shí)、碼速調(diào)整和復(fù)接單元高次群，其設(shè)備由定時(shí)、碼速調(diào)整和復(fù)接單元等組成；分接器的功能是把已合路的高次群數(shù)等組成；分接器的功能是把已合路的高次群數(shù)字信號(hào)分解成原來(lái)的低次群數(shù)字信號(hào)，它是由字信號(hào)分解成原來(lái)的低次群數(shù)字信號(hào)，它是由同步、定時(shí)和碼速恢復(fù)等單元組成同步、定時(shí)和碼速恢復(fù)等單元組成,系統(tǒng)框

19、圖系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖見(jiàn)圖53。圖53 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)框圖 定時(shí)碼速調(diào)整復(fù)接定時(shí)恢復(fù)分接同步復(fù)接器分接器高次群外時(shí)鐘(1)(2)(3)(4)支路低次群(1)(2)(3)(4)支路低次群 復(fù)接器在各支路數(shù)字信號(hào)復(fù)接之前需復(fù)接器在各支路數(shù)字信號(hào)復(fù)接之前需要進(jìn)行碼速調(diào)整，即對(duì)各輸入支路數(shù)字信號(hào)進(jìn)要進(jìn)行碼速調(diào)整，即對(duì)各輸入支路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行頻率和相位調(diào)整，使其各支路輸入碼流速率行頻率和相位調(diào)整，使其各支路輸入碼流速率彼此同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)同步后，復(fù)接彼此同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)同步后，復(fù)接器方可將低次群碼流復(fù)接成高次群碼流。由此器方可將低次群碼流復(fù)接成高次群碼流。由此可得出如下復(fù)接條件：被復(fù)接的各支路數(shù)字信

20、可得出如下復(fù)接條件：被復(fù)接的各支路數(shù)字信號(hào)彼此之間必須同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)同號(hào)彼此之間必須同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)同步方可復(fù)接。根據(jù)此條件劃分的復(fù)接方式可分步方可復(fù)接。根據(jù)此條件劃分的復(fù)接方式可分為：同步復(fù)接、異源（準(zhǔn)同步）復(fù)接、異步復(fù)為：同步復(fù)接、異源（準(zhǔn)同步）復(fù)接、異步復(fù)接三種。接三種。 (1)同步復(fù)接。被復(fù)接的各輸入支路之同步復(fù)接。被復(fù)接的各輸入支路之間，以及同復(fù)接器之間均是同步的，此時(shí)復(fù)接間，以及同復(fù)接器之間均是同步的，此時(shí)復(fù)接器便可直接將低支路數(shù)字信號(hào)復(fù)接成高速的數(shù)器便可直接將低支路數(shù)字信號(hào)復(fù)接成高速的數(shù)字信號(hào)。這種復(fù)接就稱(chēng)為同步復(fù)接。由此可見(jiàn)，字信號(hào)。這種復(fù)接就稱(chēng)為同步復(fù)接。由此可見(jiàn)，這種復(fù)接方式無(wú)需進(jìn)行碼速調(diào)整、有時(shí)只需進(jìn)這種復(fù)接方式無(wú)需進(jìn)行碼速調(diào)整、有時(shí)只需進(jìn)行相位調(diào)整或根本不需要任何調(diào)整便可復(fù)接。行相位