第9章 Part2. 編碼與時(shí)分復(fù)用

1、 第第9章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸廣西大學(xué)廣西大學(xué) 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院 常侃常侃計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院515Email:本章內(nèi)容本章內(nèi)容 9.1 引言引言A/D三步驟三步驟 9.2 模擬信號(hào)的抽樣模擬信號(hào)的抽樣 9.3 模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制 9.4 抽樣信號(hào)的量化抽樣信號(hào)的量化 9.5 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制 9.6 差分脈沖編碼調(diào)制差分脈沖編碼調(diào)制& 9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制 9.8 時(shí)分復(fù)用和復(fù)接時(shí)分復(fù)用和復(fù)接9.5.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）基本原理）基本原理 定義：定義：把從模擬信號(hào)抽樣、量化，直到變換

2、成為二進(jìn)制符把從模擬信號(hào)抽樣、量化，直到變換成為二進(jìn)制符號(hào)的基本過(guò)程，稱(chēng)為脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)號(hào)的基本過(guò)程，稱(chēng)為脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制。 例：抽樣值為例：抽樣值為3.153.15、3.963.96、5.005.00、6.386.38、6.806.80、6.426.42，量，量化及編碼流程：化及編碼流程：345676011 100 101 110 111 1106.803.153.965.006.386.429.5.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）基本原理）基本原理 脈沖編碼調(diào)制也叫做脈沖編碼調(diào)制也叫做A/D變換。變換。 抽樣保持的作用：使模擬信號(hào)抽樣保持的作用：使模擬信號(hào)時(shí)間

3、軸離散化時(shí)間軸離散化，并短暫保存數(shù)，并短暫保存數(shù)據(jù)方便量化。據(jù)方便量化。 量化的作用：模擬信號(hào)量化的作用：模擬信號(hào)幅度軸離散化幅度軸離散化。 編碼的作用：編碼的作用：數(shù)字化表示數(shù)字化表示時(shí)間、幅度軸離散化的模擬信號(hào)。時(shí)間、幅度軸離散化的模擬信號(hào)。編碼器模擬信號(hào)輸 入PCM信號(hào)輸 出抽樣保持 量 化編 碼沖激脈沖9.5.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）基本原理）基本原理 實(shí)際電路中，量化器和編碼器通常構(gòu)成不可分離的電路，實(shí)際電路中，量化器和編碼器通常構(gòu)成不可分離的電路，常用常用逐次比較法逐次比較法來(lái)實(shí)現(xiàn)此類(lèi)電路。來(lái)實(shí)現(xiàn)此類(lèi)電路。比較器保持電路恒流源記憶電路Is Iw , ci =1Is

4、Iw , ci = 0c1, c2, c3Is Iw輸入信號(hào)抽樣脈沖逐次比較法編碼原理圖9.5.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）基本原理）基本原理 譯碼器譯碼器譯碼器模擬信號(hào) 輸 出PCM信號(hào) 輸 入解 碼低通濾波思考：思考：1.為何沒(méi)有反量化？為何沒(méi)有反量化？ 2.低通濾波器的作用？低通濾波器的作用？9.5.2 自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼 自然二進(jìn)制與折疊二進(jìn)制編碼自然二進(jìn)制與折疊二進(jìn)制編碼量化值序號(hào)量化電壓極性自然二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼15141312111098正極性111111101101110010111010100110001111111011011

5、100101110101001100076543210負(fù)極性0111011001010100001100100001000000000001001000110100010101100111假設(shè)量化電壓值為假設(shè)量化電壓值為-15,-13,-11,-9,-7,-5,-3,-1,1,3,5,7,9,11,13,159.5.2 自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼折疊碼的優(yōu)點(diǎn)：折疊碼的優(yōu)點(diǎn)：1.1.折疊關(guān)系使得雙極性電壓可用單極性的方式來(lái)處理，簡(jiǎn)折疊關(guān)系使得雙極性電壓可用單極性的方式來(lái)處理，簡(jiǎn)化編碼電路和過(guò)程?；幋a電路和過(guò)程。2.2.誤碼對(duì)誤碼對(duì)小信號(hào)小信號(hào)的影響比較?。槭裁矗浚?。

6、的影響比較?。槭裁?？）。 原因：折疊碼除最高位外，上下部分呈對(duì)稱(chēng)關(guān)系。原因：折疊碼除最高位外，上下部分呈對(duì)稱(chēng)關(guān)系。量化值與編碼位數(shù)的選擇：量化值與編碼位數(shù)的選擇：1.1.同一個(gè)信號(hào)，若同一個(gè)信號(hào)，若量化值越多，則信號(hào)量噪比越大；同時(shí)量化值越多，則信號(hào)量噪比越大；同時(shí)編碼位數(shù)增多，編碼復(fù)雜度增加、數(shù)據(jù)量增多。編碼位數(shù)增多，編碼復(fù)雜度增加、數(shù)據(jù)量增多。2.一般采用一般采用8位的位的PCM碼碼就能保證通話質(zhì)量。就能保證通話質(zhì)量。9.5.2 自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼13折線法中采用的折疊碼排列方法折線法中采用的折疊碼排列方法：1.共有共有8位。第位。第1位位c1表示量化值

7、的表示量化值的極性正負(fù)極性正負(fù)。后面的。后面的7位分位分為為段落碼段落碼和和段內(nèi)碼段內(nèi)碼兩部分。兩部分。2.第第2至至4位位(c2 c3 c4)是是段落碼段落碼，可以表示，可以表示8種種斜率斜率的段落。的段落。3.剩余剩余4位位(c5 c8)為為段內(nèi)碼段內(nèi)碼，可以表示每一段落內(nèi)的，可以表示每一段落內(nèi)的16種量種量化電平。段內(nèi)碼代表的化電平。段內(nèi)碼代表的16個(gè)量化電平是個(gè)量化電平是均勻劃分均勻劃分的。的。4.7位碼總共能表示位碼總共能表示27 128種量化值。種量化值。9.5.2 自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼13折線法中的折疊碼中的段落碼折線法中的折疊碼中的段落碼：段落序

8、號(hào)段落序號(hào)段落碼段落碼c2 c3 c4段落范圍段落范圍（量化單位）（量化單位）81 1 11024204871 1 0512102461 0 125651251 0 012825640 1 16412830 1 0326420 0 1163210 0 0016歸一化后的值，歸一化后的值，1對(duì)對(duì)應(yīng)于表中的應(yīng)于表中的20489.5.2 自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼13折線法中的折疊碼中的段落碼折線法中的折疊碼中的段落碼：1.第第1和和2段最短，斜率最大。橫坐段最短，斜率最大。橫坐標(biāo)標(biāo)x的歸一化動(dòng)態(tài)范圍最小，等分的歸一化動(dòng)態(tài)范圍最小，等分為為16小段（段內(nèi)碼），每小段動(dòng)小段（

9、段內(nèi)碼），每小段動(dòng)態(tài)范圍為態(tài)范圍為(1/128) (1/16) = 1/2048，稱(chēng)為稱(chēng)為1個(gè)量化單位。個(gè)量化單位。2.第第8段最長(zhǎng)，其橫坐標(biāo)段最長(zhǎng)，其橫坐標(biāo)x的動(dòng)態(tài)范的動(dòng)態(tài)范圍為圍為1/2。將其。將其16等分后，每小段等分后，每小段長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為1/32。3. 若采用均勻量化而使小電壓保持相同的動(dòng)態(tài)范圍若采用均勻量化而使小電壓保持相同的動(dòng)態(tài)范圍1/2048，需要用，需要用11位的位的碼組。而碼組。而13折線法只需折線法只需7位（所以有壓縮的效果）。位（所以有壓縮的效果）。9.5.3 電話信號(hào)的編譯碼器電話信號(hào)的編譯碼器8位編碼的電話信號(hào)位編碼的電話信號(hào)非均勻非均勻編譯碼器編譯碼器 非均勻量化特

10、有非均勻量化特有壓縮器輸出值的編碼結(jié)果壓縮器輸出值的編碼結(jié)果將雙極性當(dāng)成單極性處理的關(guān)鍵將雙極性當(dāng)成單極性處理的關(guān)鍵9.5.3 電話信號(hào)的編譯碼器電話信號(hào)的編譯碼器【例例9-2】設(shè)輸入電話信號(hào)抽樣值的歸一化動(dòng)態(tài)范圍在設(shè)輸入電話信號(hào)抽樣值的歸一化動(dòng)態(tài)范圍在-1至至+1之間，之間，將此動(dòng)態(tài)范圍劃分為將此動(dòng)態(tài)范圍劃分為4096個(gè)量化單位，即將個(gè)量化單位，即將1/2048作為作為1個(gè)量化個(gè)量化單位。當(dāng)輸入抽樣值為單位。當(dāng)輸入抽樣值為+1270個(gè)量化單位時(shí)，試用逐次比較法個(gè)量化單位時(shí)，試用逐次比較法編碼將其按照編碼將其按照13折線折線A律特性編碼。律特性編碼。解：解：1）確定極性碼）確定極性碼C1：因?yàn)?/p>

11、輸入：因?yàn)檩斎?1270為正極性，所以為正極性，所以c1 = 1。 2）確定段落碼）確定段落碼C2C3C4：輸入抽樣值等于：輸入抽樣值等于1270，落在第，落在第8段內(nèi)，段內(nèi)，故故c2 c3c4 111。 3）確定段內(nèi)碼）確定段內(nèi)碼C5C6C7C8：1270 = 1024 + 64*3 + 54，所以落在，所以落在第第4小段中（小段中（64=1024/16），對(duì)應(yīng)的段內(nèi)碼為），對(duì)應(yīng)的段內(nèi)碼為0011。 4）量化誤差：）量化誤差：1270 - (1280+1216)/2 = 1270 1248 = 22 9.5.3 電話信號(hào)的編譯碼器電話信號(hào)的編譯碼器 非均勻譯碼器（不包括加低通濾波的部分）非均

12、勻譯碼器（不包括加低通濾波的部分）c2 c8記憶電路7/11變換恒流源極性控制c1譯碼輸出9.5.4 PCM系統(tǒng)中噪聲的影響系統(tǒng)中噪聲的影響PCM中的兩類(lèi)噪聲中的兩類(lèi)噪聲：量化噪聲、加性噪聲量化噪聲、加性噪聲。加性噪聲的影響加性噪聲的影響 原理：加性噪聲導(dǎo)致收端發(fā)生誤判，碼組中出現(xiàn)錯(cuò)碼原理：加性噪聲導(dǎo)致收端發(fā)生誤判，碼組中出現(xiàn)錯(cuò)碼量化噪聲的影響量化噪聲的影響 假定分析條件：采用均勻量化器假定分析條件：采用均勻量化器分析思路：分別計(jì)算量化噪聲功率和加性噪聲功率，相加得分析思路：分別計(jì)算量化噪聲功率和加性噪聲功率，相加得到總的噪聲功率。（證明過(guò)程略）到總的噪聲功率。（證明過(guò)程略） 本章內(nèi)容本章內(nèi)容

13、 9.1 引言引言A/D三步驟三步驟 9.2 模擬信號(hào)的抽樣模擬信號(hào)的抽樣 9.3 模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制 9.4 抽樣信號(hào)的量化抽樣信號(hào)的量化 9.5 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制 9.6 差分脈沖編碼調(diào)制差分脈沖編碼調(diào)制& 9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制 9.8 時(shí)分復(fù)用和復(fù)接時(shí)分復(fù)用和復(fù)接9.6.1 預(yù)測(cè)編碼簡(jiǎn)介預(yù)測(cè)編碼簡(jiǎn)介 預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)編碼的目的目的：降低編碼的比特率：降低編碼的比特率 預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)編碼的原理原理： 根據(jù)前幾個(gè)抽樣值計(jì)算一個(gè)預(yù)測(cè)值，將預(yù)測(cè)值與實(shí)際根據(jù)前幾個(gè)抽樣值計(jì)算一個(gè)預(yù)測(cè)值，將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值做差并編碼傳輸該預(yù)測(cè)誤差。相鄰抽樣值與當(dāng)前抽樣值值做差并編碼傳輸該預(yù)測(cè)誤差

14、。相鄰抽樣值與當(dāng)前抽樣值相關(guān)性越強(qiáng)，預(yù)測(cè)誤差越小，因此可降低比特率。相關(guān)性越強(qiáng)，預(yù)測(cè)誤差越小，因此可降低比特率。預(yù)測(cè)量化編碼抽樣mkmk*m(t)mkekrk思考：思考：為何不是為何不是ek+mk ？9.6.1 預(yù)測(cè)編碼簡(jiǎn)介預(yù)測(cè)編碼簡(jiǎn)介 若利用幾個(gè)抽樣值聯(lián)合產(chǎn)生預(yù)測(cè)信號(hào)，稱(chēng)為若利用幾個(gè)抽樣值聯(lián)合產(chǎn)生預(yù)測(cè)信號(hào)，稱(chēng)為線性預(yù)測(cè)線性預(yù)測(cè)； 若僅用若僅用1個(gè)抽樣值預(yù)測(cè)，即個(gè)抽樣值預(yù)測(cè)，即DPCM。 預(yù)測(cè)器的輸出和輸入關(guān)系由下列線性方程式?jīng)Q定：預(yù)測(cè)器的輸出和輸入關(guān)系由下列線性方程式?jīng)Q定：piikikmam1*式中：式中：p 為預(yù)測(cè)階數(shù)，為預(yù)測(cè)階數(shù)，ai 為預(yù)測(cè)系數(shù)。為預(yù)測(cè)系數(shù)。 譯碼器原理框圖：譯碼器原理

15、框圖：預(yù)測(cè)mk*rk解碼9.6.2 差分脈沖編碼調(diào)制原理及性能差分脈沖編碼調(diào)制原理及性能 DPCM量化噪聲分析（定量分析部分略）量化噪聲分析（定量分析部分略）*()kkkkkkkkkqmmmemrer DPCM原理框圖：原理框圖：系統(tǒng)量化噪聲系統(tǒng)量化噪聲： 模擬信號(hào)抽樣值模擬信號(hào)抽樣值mk與具有量化誤差的抽樣值與具有量化誤差的抽樣值mk之差：之差：(b) 譯碼器譯碼延遲Ts延遲量化編碼抽樣Ts(a) 編碼器mkmk*mkekrkmk*rk9.6.2 差分脈沖編碼調(diào)制原理及性能差分脈沖編碼調(diào)制原理及性能 DPCM信號(hào)功率分析信號(hào)功率分析 過(guò)載過(guò)載：預(yù)測(cè)誤差：預(yù)測(cè)誤差ek超過(guò)允許范圍超過(guò)允許范圍(

16、+ , - ) ，也即相鄰信號(hào)抽，也即相鄰信號(hào)抽 樣值增減幅度過(guò)大。樣值增減幅度過(guò)大。 不過(guò)載條件不過(guò)載條件：設(shè)抽樣點(diǎn)間隔為：設(shè)抽樣點(diǎn)間隔為T(mén)1 / fs，則信號(hào)斜率不能超，則信號(hào)斜率不能超 過(guò)過(guò) / T。9.6.2 差分脈沖編碼調(diào)制原理及性能差分脈沖編碼調(diào)制原理及性能tAdttdmkkcos)( )sinkm tAtksAfT 假設(shè)輸入信號(hào)是正弦波：假設(shè)輸入信號(hào)是正弦波：其變化速度為：其變化速度為：最大斜率為最大斜率為Ak，需要滿足，需要滿足不過(guò)載條件不過(guò)載條件：因此，所允許的最大振幅為：因此，所允許的最大振幅為：ksfAmax9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制 增量調(diào)制概念增量調(diào)制概念：DPCM中的

17、量化電平數(shù)取中的量化電平數(shù)取2即是增量調(diào)制。即是增量調(diào)制。 原理框圖為：原理框圖為：mk*延 遲抽 樣二電平量化m(t)mkekrkmk延 遲rkmk*編碼器譯碼器預(yù)測(cè)誤差預(yù)測(cè)誤差ek 被量化成兩個(gè)電平被量化成兩個(gè)電平 + 和和 ， 值稱(chēng)為值稱(chēng)為量化臺(tái)階量化臺(tái)階。rk可以用一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)表示?？梢杂靡粋€(gè)二進(jìn)制符號(hào)表示。9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制 實(shí)用中，采用積分器代替延遲相加電路，并將抽樣與量化合實(shí)用中，采用積分器代替延遲相加電路，并將抽樣與量化合成為成為抽樣判決抽樣判決：譯碼器中，積分器收到譯碼器中，積分器收到碼元碼元“1”則輸出升高則輸出升高 ，否則降低，否則降低 ，以，以此此恢復(fù)階梯形電壓

18、；階梯電壓通過(guò)低通濾波器平滑后輸出。恢復(fù)階梯形電壓；階梯電壓通過(guò)低通濾波器平滑后輸出。T(t)(a) 編碼器(b)譯碼器積分器抽樣 判決m(t)e(t)d(t)m(t)積 分d(t)低通9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制增量調(diào)制波形增量調(diào)制波形輸出二進(jìn)制波形Ts9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制 增量調(diào)制中的量化噪聲產(chǎn)生原因：增量調(diào)制中的量化噪聲產(chǎn)生原因：基本量化噪聲基本量化噪聲：階梯波形電壓突變形成失真；：階梯波形電壓突變形成失真；過(guò)載量化噪聲過(guò)載量化噪聲：輸入信號(hào)斜率的絕對(duì)值過(guò)快引起失真。：輸入信號(hào)斜率的絕對(duì)值過(guò)快引起失真。(a) 基本量化噪聲e(t)(b) 過(guò)載量化噪聲e(t)9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制 9.

19、6和和9.7節(jié)討論的是信源編碼方法（減少數(shù)據(jù)量），含義比基本節(jié)討論的是信源編碼方法（減少數(shù)據(jù)量），含義比基本的的A/D變換中的編碼（數(shù)字化表示模擬量化值）廣。變換中的編碼（數(shù)字化表示模擬量化值）廣。 DPCM、增量調(diào)制主要用于語(yǔ)音編碼，或者說(shuō)：一維信號(hào)編碼。、增量調(diào)制主要用于語(yǔ)音編碼，或者說(shuō)：一維信號(hào)編碼。 對(duì)于二維信號(hào)（圖像、視頻），編碼方式更為復(fù)雜。圖像編碼對(duì)于二維信號(hào)（圖像、視頻），編碼方式更為復(fù)雜。圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)典如標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)典如JPEG；視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)典如；視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)典如MPEG-2、H.264（H.265已準(zhǔn)備商用已準(zhǔn)備商用）。）。 與傳統(tǒng)與傳統(tǒng)A/D變換所不同的另一種思路：變換所

20、不同的另一種思路：壓縮感知壓縮感知（compressive sensing）。）。本章內(nèi)容本章內(nèi)容 9.1 引言引言A/D三步驟三步驟 9.2 模擬信號(hào)的抽樣模擬信號(hào)的抽樣 9.3 模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制 9.4 抽樣信號(hào)的量化抽樣信號(hào)的量化 9.5 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制 9.6 差分脈沖編碼調(diào)制差分脈沖編碼調(diào)制& 9.7 增量調(diào)制增量調(diào)制 9.8 時(shí)分復(fù)用和復(fù)接時(shí)分復(fù)用和復(fù)接9.8.1 基本概念基本概念 常見(jiàn)的復(fù)用方式常見(jiàn)的復(fù)用方式頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（FDM）：信號(hào)按照不同頻率特性進(jìn)行區(qū)分；）：信號(hào)按照不同頻率特性進(jìn)行區(qū)分；時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDM）：信號(hào)按照不同時(shí)域特性進(jìn)行

21、區(qū)分；）：信號(hào)按照不同時(shí)域特性進(jìn)行區(qū)分；碼分復(fù)用（碼分復(fù)用（CDM）：信號(hào)按照不同碼形特性區(qū)分。）：信號(hào)按照不同碼形特性區(qū)分。9.8.1 基本概念基本概念 頻分復(fù)用的原理頻分復(fù)用的原理9.8.1 基本概念基本概念 時(shí)分復(fù)用的時(shí)分復(fù)用的目的目的：多路通信以擴(kuò)大通信鏈路的容量。：多路通信以擴(kuò)大通信鏈路的容量。 時(shí)分復(fù)用的時(shí)分復(fù)用的原理原理：利用抽樣間隔時(shí)間傳輸其它信號(hào)。：利用抽樣間隔時(shí)間傳輸其它信號(hào)。mi(t)低通1低通2低通N信道低通1低通2低通N同步旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)m1(t)m2 (t)m2(t)m1(t)mN (t)mN(t)9.8.1 基本概念基本概念 例如，若語(yǔ)音信號(hào)用例如，若語(yǔ)音信號(hào)用8 kH

22、z的速率抽樣，則旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)應(yīng)每的速率抽樣，則旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)應(yīng)每秒旋轉(zhuǎn)秒旋轉(zhuǎn)8000周。設(shè)周。設(shè)旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)周期為為T(mén)s秒，共有秒，共有N 路信號(hào)，則每路信號(hào)，則每路信號(hào)在每周中占用路信號(hào)在每周中占用Ts/N 秒秒的時(shí)間。的時(shí)間。m1(t)m2(t)1幀T/NT+T/N2T+T/N3T+T/N時(shí)隙19.8.1 基本概念基本概念 在實(shí)際電路中，采用抽樣脈沖取代旋轉(zhuǎn)機(jī)關(guān)。各路抽樣脈在實(shí)際電路中，采用抽樣脈沖取代旋轉(zhuǎn)機(jī)關(guān)。各路抽樣脈沖的沖的頻率必須相同頻率必須相同，而且，而且相位必須明確相位必須明確，使各路抽樣脈沖，使各路抽樣脈沖保持等間隔的距離。保持等間隔的距離。 時(shí)分復(fù)用的主要時(shí)分復(fù)用的主要優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：便于

23、實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信、易于制造、適：便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信、易于制造、適于采用集成電路實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)成本較低。于采用集成電路實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)成本較低。9.8.1 基本概念基本概念 通信網(wǎng)中常包含多次復(fù)用，由低次復(fù)用信號(hào)可以復(fù)用成高通信網(wǎng)中常包含多次復(fù)用，由低次復(fù)用信號(hào)可以復(fù)用成高次復(fù)用信號(hào)。次復(fù)用信號(hào)。 高次復(fù)用信號(hào)的輸入信號(hào)源時(shí)鐘頻率不統(tǒng)一，所以在低次高次復(fù)用信號(hào)的輸入信號(hào)源時(shí)鐘頻率不統(tǒng)一，所以在低次群需要將時(shí)鐘調(diào)整統(tǒng)一。群需要將時(shí)鐘調(diào)整統(tǒng)一。 低次群合成高次群的過(guò)程叫低次群合成高次群的過(guò)程叫復(fù)接復(fù)接。 高次群分解為低次群的過(guò)程叫高次群分解為低次群的過(guò)程叫分接分接。 ITU對(duì)于對(duì)于TDM多路電話通信系統(tǒng)，制定了準(zhǔn)同

24、步數(shù)字體系多路電話通信系統(tǒng)，制定了準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)和同步數(shù)字體系和同步數(shù)字體系(SDH)標(biāo)準(zhǔn)的建議。標(biāo)準(zhǔn)的建議。9.8.2 準(zhǔn)同步數(shù)字體系（準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH） E體系（中國(guó)、歐洲）和體系（中國(guó)、歐洲）和T體系（北美、日本）體系（北美、日本）層次層次比特率比特率（Mb/s）路數(shù)路數(shù)（每路（每路64kb/s）E體體系系E - 12.04830E - 28.448120E - 334.368480E - 4139.2641920E 5565.14876809.8.2 準(zhǔn)同步數(shù)字體系（準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）130(30路 64 kb/s)一次群 2.048 Mb/s復(fù)用設(shè)備14路2.0

25、48 Mb/s二次群 8.448 Mb/s二次復(fù)用4復(fù)用設(shè)備三次群 3 4 . 3 6 8 Mb/s三次復(fù)用復(fù)用設(shè)備144路8.448 Mb/s五次復(fù)用復(fù)用設(shè)備五次群 565.148 Mb/s4路139.264 Mb/s四次群 139.264 Mb/s復(fù)用設(shè)備144路34.368 Mb/s四次復(fù)用E體系的結(jié)構(gòu)圖體系的結(jié)構(gòu)圖9.8.2 準(zhǔn)同步數(shù)字體系（準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH） 基本層基本層(E-1)：30路路話音信號(hào)話音信號(hào)+ 2路路同步、信令開(kāi)銷(xiāo)，總比同步、信令開(kāi)銷(xiāo)，總比 特率為特率為2.048 Mb/s，稱(chēng)為一次群信號(hào)。，稱(chēng)為一次群信號(hào)。 E-2層：層：4個(gè)一次群信號(hào)復(fù)用，比特率為個(gè)一次群信

26、號(hào)復(fù)用，比特率為8.448 Mb/s。 E-3層：層：4個(gè)二次群信號(hào)復(fù)用，比特率為個(gè)二次群信號(hào)復(fù)用，比特率為34.368 Mb/s。 E-4層：層：4個(gè)三次群信號(hào)復(fù)用，比特率為個(gè)三次群信號(hào)復(fù)用，比特率為139.264 Mb/s。 相鄰層次群相鄰層次群路數(shù)成路數(shù)成4倍倍關(guān)系，但比特率間不是嚴(yán)格的關(guān)系，但比特率間不是嚴(yán)格的4倍。倍。因?yàn)槊看螐?fù)用都會(huì)增加新的額外開(kāi)銷(xiāo)。因?yàn)槊看螐?fù)用都會(huì)增加新的額外開(kāi)銷(xiāo)。9.8.2 準(zhǔn)同步數(shù)字體系（準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH） 一次群結(jié)構(gòu)一次群結(jié)構(gòu)bR8000 32 8=2.048Mbits/ssfNn9.8.2 準(zhǔn)同步數(shù)字體系（準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH） 一幀時(shí)間：一幀時(shí)間

27、：1路路PCM信號(hào)信號(hào)64kb/s，8比特表示，所以頻率為比特表示，所以頻率為8kHz（125s）。）。 時(shí)隙：一幀包含時(shí)隙：一幀包含32個(gè)時(shí)隙，其中個(gè)時(shí)隙，其中30路信號(hào)、路信號(hào)、1路信令、路信令、1路幀路幀同步或其他用途。同步或其他用途。 共路信令：采用獨(dú)立的信令網(wǎng)傳輸信令。共路信令：采用獨(dú)立的信令網(wǎng)傳輸信令。 隨路信令：各路信令和信息一起傳輸，需要采用復(fù)幀。隨路信令：各路信令和信息一起傳輸，需要采用復(fù)幀。 復(fù)幀：一個(gè)復(fù)幀包含復(fù)幀：一個(gè)復(fù)幀包含16幀，所以復(fù)幀速率為幀，所以復(fù)幀速率為8000/16=500Hz9.8.2 準(zhǔn)同步數(shù)字體系（準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH） 采用復(fù)幀的一次群結(jié)構(gòu)采用復(fù)幀

28、的一次群結(jié)構(gòu)TS16信令偶幀TS0* 1A1 1 1 1 1幀同步碼奇幀TS0* 0 0 1 1 0 1 1話路(CH1 CH15)話路(CH16 CH30)125s16幀1復(fù)幀16幀32個(gè)時(shí)隙F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F158 bit CH30(1 bit = 488.3ns)8 bit(1 bit = 488.3ns)保留TS10TS12TS14TS16TS18TS9TS11TS13TS15TS17TS4TS6TS2TS0TS8TS5TS7TS3TS1TS20TS22TS28TS26TS24TS30TS19TS21TS23TS29TS27TS25

29、TS319.8.3 同步數(shù)字體系（同步數(shù)字體系（SDH） PDH不能滿足高速傳輸，因?yàn)槠溟_(kāi)銷(xiāo)太大且存在定時(shí)誤差。不能滿足高速傳輸，因?yàn)槠溟_(kāi)銷(xiāo)太大且存在定時(shí)誤差。 SDH是針對(duì)更高速率的傳輸系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)，各級(jí)之間復(fù)用是針對(duì)更高速率的傳輸系統(tǒng)指定的標(biāo)準(zhǔn)，各級(jí)之間復(fù)用沒(méi)有額外開(kāi)銷(xiāo)；且同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)保證無(wú)時(shí)間誤差。沒(méi)有額外開(kāi)銷(xiāo)；且同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)保證無(wú)時(shí)間誤差。 SDH中，信息以中，信息以“同步傳送模塊同步傳送模塊(STM)”的結(jié)構(gòu)傳送。的結(jié)構(gòu)傳送。STM主要由主要由信息有效負(fù)荷信息有效負(fù)荷和和段開(kāi)銷(xiāo)段開(kāi)銷(xiāo)(SOH)組成塊狀幀結(jié)構(gòu)，其重組成塊狀幀結(jié)構(gòu)，其重復(fù)周期為復(fù)周期為125s。9.8.3 同步數(shù)字體系（同步數(shù)字體系（SDH） 規(guī)定了規(guī)定了4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，路數(shù)和速率每級(jí)翻級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，路數(shù)和速率每級(jí)翻4倍，且無(wú)額外開(kāi)銷(xiāo)。倍，且無(wú)額外開(kāi)銷(xiāo)。等級(jí)等級(jí)比特率比特率