现代通信原理(08)

1现代通信原理第八章时分复用2单元概述多路复用的目的是在一条信道上传输多路信号，根据多路复用的方式不同，可以分为频分复用、时分复用、码分复用等。随着数字通信的发展，时分复用得到最为广泛的应用。3单元学习提纲（1）时分复用及系统构成；（2）以PCM一次群为例，理解时分复用的原理；（3）记住我国常用的时分复用数字速率系列；（4）准同步时分复用与同步时分复用的区别；（5）正码速调整数字复接原理。（6）置位同步法原理。（7）捕捉时间的计算方法。4第八章时分复用经过采样、量化、编码的信号，包括PCM、ADPCM、M等，采用时分复用的方式进行传输。5第八章时分复用•8.1时分复用TDM原理频分复用FDM是利用同一物理连接的不同频道来传输不同的信号，达到多路传输的目的。时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。目前通信中常用的多路复用方式主要有以下四种。6•频分复用方式（FDM，frequencydivisionmultiplex），包括光纤通信的波分复用(WDM)。•时分复用方式（TDM，timedivisionmultiplex），（1）同步时分复用如PDH，SDH等（2）统计时分多路如IP、ATM等。•空分复用方式（SDM，spacedivisionmultiplex）。如无线通信中(包括卫星通信)的位置复用和有线通信中的同缆多芯复用。•码分复用方式（CDM，codedivisionmultiplex）。编码发射相关接收技术。7多路复用示意图TDMA/FDDDS-CDMAFH-CDMA/TDMAFDMA8时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。n路时分复用系统的示意图：低通滤波器1低通滤波器2低通滤波器n－1低通滤波器n基带信号m1(t)m2(t)mn-1(t)mn(t)信道m1′m２′mn-1′mn′发送端接收端图6-4时分复用系统示意图(t)(t)(t)(t)9TDM方式的优点（相对与FDM）1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。2、信道的非线性在FDM中产生交调和高次谐波，严重干扰信号的传输。TDM方式的缺点（相对与FDM）TDM（特别是同步TDM）对系统的同步要求高，系统控制复杂。10TDM方式目前又分为以下两种同步时分复用系统（分两类）：1、准同步系列PDH(用于公共电话网PSTN）。2、同步系列SDH（用于光纤通信等骨干网络）统计时分复用系统（分两类）：1、虚电路方式（如，X.25、帧中继、ATM）。2、数据报方式（如TCP/IP）11PSTN系统目前采用PDH和SDH结合的方式，在小用户接入及交换采用PCM/PDH，核心骨干网络采用SDH。目前世界上存在两类的PDH标准1、基于A律压缩的30/32路PCM系统（欧洲标准，用于欧洲、中国、俄罗斯等）。2、基于u律压缩的24路PCM系统（美洲标准，用于北美、日本、台湾等）12准同步数字复接系列PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy)DS/CEPT级别北美(T-载波)日本(J-载波)欧洲(E-载波)中国(E-载波)DS-0/CEPT-064Kbps64Kbps64Kbps64KbpsDS-1/CEPT-1一次群(基群)24路T11.544Mbps24路J11.544Mbps30路E12.048Mbps30路E12.048MbpsDS-1C48路3.152MbpsDS-2/CEPT-2二次群96路T26.312Mbps96路J26.312Mbps120路E28.448Mbps120路E28.448MbpsDS-3/CEPT-3三次群672路T344.736Mbps480路J332.064Mbps480路E334.368Mbps480路E334.368MbpsDS-3C1344路91.053Mbps1440路97.728MbpsDS-4/CEPT-4四次群4032路T4274.176Mbps5760路J432.064Mbps1920路E4139.264Mbps1920路E4139.264MbpsCEPT-5五次群7680路E5565.148Mbps7680路E5565.148MbpsDS-DigitalSignal数字信号业务CEPT-CommitteeofEuropeanPostandTelecommunication欧洲邮电委员会(速率等级)13在某些新型的三层结构宽带传输网络方案中，STM-1/STM-4(155Mbps/622Mbps)用于接入层STM-16(2.5Gbps)用于汇接层STM-64(10Gbps)用于核心层SDH体系的常用速率等级14SDH一般复用结构(协议)STM-NAUGAU-4VC-4VC-3AU-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11VC-11VC-12VC-2VC-3C-4C-3C-2C-12C-11139264Kbps44736Kbps34368Kbps6312Kbps2048Kbps1544Kbps图6-24SDH的一般复用结构复用定位校准映射指针处理158.2PCM基群帧结构采用TDM的数字通信系统，在国际上已建立起标准.原则上是先把一定路数的电话复合成一个标准数据流(称为基群)，基群数据流的构造结构称为基群帧。把基群数据流采用同步(SDH)或准同步数字复接技术汇合成更高速的数据(称为高次群)，高次群的复接结构称为高次群的复接帧。对帧的研究是时分复用系统研究的重点，相当于对频分复用系统中频道的研究。16E1帧结构17帧结构帧长：125s（256bits）——1个抽样周期32个时隙每时隙8bit（3.9s＝125÷32）每比特时长0.488s＝125÷256TS0：帧同步、告警，帧同步序列为0011011，在偶数帧传送。奇数帧的第2比特固定为1。TS16：控制信令（在复帧结构下分配使用）TS1～TS15和TS17～TS31共30个时隙传送30路话音或数据。18复帧结构由16个帧组成，帧长2ms。采用共路信令方式，将16个帧的TS16集中起来使用，传送信令，本路信令与本路话不在一个时隙里传送。若复帧中包含F0、F1……F15共16个帧，F0的TS16传送复帧同步和备用比特。F1的TS16传送CH1和CH16的信令。F2的TS16传送CH2和CH17的信令。F3的TS16传送CH3和CH18的信令。~~~~~~F15的TS16传送CH15和CH30的信令。19基群帧与时隙（话路）关系图125μs时隙和帧的关系1时隙传送第1路话2时隙传送第2路话3时隙传送第3路话16时隙传送信令0时隙传送同步信号20E1基群帧的帧长和速率1、共32个时隙（TS0用于传同步字节，TS16用于传线路信令，其它30个时隙用于传30路话）。2、每时隙8比特（传语音信号的一个采样值），每帧有32*8=256比特，即为帧长。3、采样频率为8K，采样周期为125us,即每帧必须在125us之内传完，传输率为256/125(bit/us)=2.048Mb/s21T1帧结构建议G.733帧结构帧长：125s（193bits）——1个抽样周期24个时隙每时隙8bit（5.18s＝（125×8）÷193）每比特时长0.6477s（＝125÷193）TS0～TS23传话音或数据最后1比特：帧同步（帧定位比特）1比特控制信令：从每个时隙周期性地借用随路信令方式，信令与话路在一个时隙里传送。22TI帧结构数字复用系列一次群（T1）1.544Mb/s24路二次群（T2＝4T1）6.312Mb/s96路三次群（T3＝7T2）44.736Mb/s（美）672路（T3＝5T2）32.064Mb/s（日）480路四次群（T4＝6T3）274.176Mb/s（美）4032路（T4＝3T3）97.728Mb/s（日）1440路23每帧包含：24×8＋1(附加位)＝193比特其中第193位用于帧同步(01010101…)24∴每条信道获得7×8000＝56000bps数据位1×8000＝8000bps控制位每次抽样还有一附加位(用于帧同步)。每秒8000次对24路话音通道依次采样，产生7个数据位和1个控制位。∴T1载波的总数据率24×56000＋24×8000＋8000=1.544Mbps258.3增量调制复用终端的帧结构这里介绍32路M终端的帧结构.一、基帧1、每路时隙的比特率为32kb/s。2、每帧分32个时隙，每个时隙只有一个比特。帧速率为32*32=1024kb/s。3、每个时隙时宽为1/1024kb/s=0.976uS.每帧时宽为0.976uS*32=31.232uS.4、TS0为帧定位。TS1为信令时隙。TS2~TS31为话路时隙。26二、复帧为了使M终端机能适用于PCM交换机接口。也将128个M基帧构成一个复帧。复帧的时隙数为128*32=4096，也就是4096个比特，这与PCM一个复帧的比特数相同。M复帧周期为31.232*128=3997.696us。270帧1帧2帧3帧4帧5帧6帧7帧1*1备用1备用0备用TSO时隙比特分配对于TS0，组合使用，每8帧中，用4帧（0，2，4，6）的TS0组合传送帧定位信号1110，3帧（3，5，7）的TS0备用，第1帧的TS0没有定义。2800001YZ1abcdabcd厖组2组31复帧结构TS1时隙的分配组0组1128帧的TS1共128比特分成32个组，每组4比特组0（1，2，3，4帧）的TS0组合为为复帧定位编码0000。组1传送监控码组：第5、8帧的TS1恒为1第6帧的TS1传送复帧对局告警信号。第7帧的TS1传送线路告警信号。29对于M帧，还有如下规定：TS2为值班人员的专用勤务电话。T53、TS4、TS5为数据通道时隙。TS6~TS31为用户电话时隙。308.460路PCM-ADPCM变换编码终端的帧结构对于PCM，A律30/32系统基群共传送30路话音，话音的每一个样值用8位表示，比特率为2048KB/S。对于ADPCM，话音的每一个样值用4位表示，话路容量可以增加一倍。即在2048KB/S的资源情况下，可以传送60路话音，降低了每路话的费用。两个30路话PCM码流汇接成一个60路ADPCM码流的转换器如下图。3132PCM-ADPCM变换编码终端的帧结构，与30/32PCM的基群相同，由256个比特组成，速率为2048KB/S。分为32个时隙，每个时隙由8比特组成。331、在TS0中：偶数帧传帧同步信号，（码型为1001100固定值）。奇数帧传告警指示：如在码流A中测到30路公共故障，将在7、8比特置10；如果均正常，置00。348比特时隙编号0123456789101112131415时隙的比特1-4?1A1B3A3B5A5B7A7B9A9B11A11B13A13B15A时隙的比特5-8?2A2B4A4B6A6B8A8B10A10B12A12B14A14B16A8比特时隙编号16171819202122232425262728293031时隙的比特1-4*15B17A17B19A19B21A21B23A23B25A25B27A27B29A29B时隙的比特5-8*16B18A18B20A20B22A22B24A24B26A26B28A28B30A30B用于60个32kb/s信道的2048kb/s帧结构的编排2、TS1~TS15，每奇数时隙传两路A，偶数时隙传两路B。TS17~TS31，每奇数时隙传两路B，偶数时隙传两路A。如表所示。353、信令传送与30/32PCM一样采用复帧结构，16帧为一复帧，复帧重复频率为500HZ，两种情况。A、当60路ADPCM话路的每路信令小于2比特，只用TS16传信令。其分配方法见表8-6。B、当60路ADPCM话路的每路信令大于2比特，将用TS16、TS17传信令。36123456780000X5X6X7X8复帧中帧0的TS16的内容比特号若复帧中包含F0、F