现代交换原理 第2章 PCM调制.ppt

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1、第二章第二章 语音信号的数字化基础语音信号的数字化基础n模拟信号数字化的三步骤n1)抽样，以抽样频率Fs把模拟信号的值抽出；2)量化，使连续模拟信号变为时间轴上的离散值；3)编码，将离散值变成一定位数的二进制数码。n抽样定理表达公式:nFs(=1/Ts)2Fmax 或Fs2Bsn式中Ts为抽样周期Fs为抽样频率Fmax为原始信号的最高频率Bs(=Fmax-Fmin)为原始信号的带宽2 量化n量化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。n(1)均匀量化n(2)非均匀量化 87.5 76.5 65.5 54.5 43.5 32.5 21.

2、5 10.5 0V t(1)均匀量化均匀量化(线性量化)n(2)非均匀量化非均匀量化(非线性量化):n如果使小信号时量化级间隔小些，而大信号时量化级间隔大些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于一致。对数压缩特性 (a)律；(b)A律A律13折线 脉冲编码过程 极性码 段落码 段内码 C1 C2C3C4 C5C6C7C8 其中第1位码C的数值“1”或“0”分别表示信号的正、负极性，称为极性码。3 编码n在在13折线编码中，普遍采用折线编码中，普遍采用8位二进制码，对应有位二进制码，对应有M=28=256个量化级，即正、负输入幅度范围内个量化级，即正、负输入幅度范围内各有各有128个量化级。这

3、需要将个量化级。这需要将13折线中的每个折线折线中的每个折线段再均匀划分段再均匀划分16个量化级，由于每个段落长度不均个量化级，由于每个段落长度不均匀，因此正或负输入的匀，因此正或负输入的8个段落被划分成个段落被划分成816=128个不均匀的量化级。按折叠二进码的个不均匀的量化级。按折叠二进码的码型，这码型，这8位码的安排如下：位码的安排如下：2.3 多路复用技术n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，称多路复用。n有频分多路复用,时分多路复用和波分多路复用。n频分多路复用多路复用用于模拟通信，例如载波通信，n时分多路复用多路复用用于数字通信，例如PCM通信。n波分多路复用

4、多路复用用于光纤通信。1 频分多路复用(FDM)技术nFDM（Frequency Division Multiplexing）是模拟传输中常用的一种多路复用技术。n它把一个物理信道划分为多个逻辑信道，各个逻辑信道占用互不重叠的频带，相邻信道之间用“警戒频带”隔离，以便将不同路的信号调制（滤波）分别限制在不同的频带内，在接收端再用滤波器将它们分离，就好像在大气中传播的无线电信号一样，虽同时传送多个频率信号，但互不重叠，可以分辨。频分多路复用2 时分多路复用TDM技术n与FDM的同时发送多路信号相比，时分多路复用（TDM，Time Division Multiplexing）是一种非同时发送的多路

5、复用技术。n它将一个传送周期划分为多个时隙，让多路信号分别在不同的时隙内传送，形成每一路信号在连续的传送周期内轮流发送的情形。n时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。时分多路复用示意图 3.波分复用WDMnWDM本质上是光域上的频分复用FDM技术，每个波长通路通过频域的分割实现。n每个波长通路占用一段光纤的带宽，与过去同轴电缆FDM技术不同的是：n（1）传输媒质不同，WDM系统是光信号上的频率分割，同轴系统是电信号上的频率分割利用。n（2）在每个通路上，同轴电缆系统传输的是模拟信号4kHz语音信号，而WDM系统目前每个波长通路上是数字信号SDH 2.5Gbs或更高速

6、率的数字系统。n每路话音信号抽样速率fs=8000Hz，故对应的每帧时间间隔为125 s。n一帧共有32个时间间隔，称为时隙。n每一路信号分配 一个时隙叫路时隙，帧同步码和信令码也各分配一个路时隙。nPCM30/32系统的意思是整个系 统共分为32个路时隙，其中30个路时隙分别 用来传送30路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。2.4 PCM基群帧结构基群帧结构n接收端识别出：n帧同步码组后，即可区分每一信道（话路）。n复帧同步,即可确定出每一话路的信令的位置。nPCM30/32路基群帧结构 时隙信号作如下安排：1)30个话路时隙:TS1TS15,TS17TS31

7、 2)帧同步时隙:TS0 3)信令时隙:TS16 每个路时隙包含8位码，一帧共包含32x 8 bit=256bit。信息传输速率为 fb=8000328=2.048Mb/s每秒传 8 k帧。每一信道的速率：8000 x 8bit/s=64 kbit/s，对同一信道每秒传 8 k各样值，即对该用户每秒抽样 8 k次。思考：试从二进制码中找出TS1和TS2时隙的编码。1101011010011011100001011000001101001000 010000.11010110 10011011 10000101 10000011 01001000 0100.00001011 .11011111

8、xxxxxxxxTS0TS1TS2TS16TS0128bit256bit F1 F0TS12.5 PCM复用复用n将几个(例如4个)经PCM复用后的数字信号(例如4个PCM30/32系统)再进行时分复用，形成更多路的数字 通信系统。n数字复用是采用数字复接的方法来实现的，又称数字复接技术。CCITT已推荐了两类数字速率系列和复接等级，表2.1 两类速率复接系列比较表 PCM信号形成示意图 753102.224.385.242.91量化电平数Tst2.224.385.242.912453精确抽样值量化值PCM码组O010100101011ttO单极性传输 码双极性传输码时隙2.6 信号码型n传输

9、码(或称线路码)的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。n通常，传输码的结构应具有下列主要特性：n(1)相应的基带信号无直流分量，且低频分量少；n(2)便于从信号中提取定时信息；n(3)信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰；n(4)不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；n(5)具有内在的检错能力，传输码型应具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测；n(6)编译码设备要尽可能简单，等等。n1.不归零码和归零码 n 常见的码型(脉冲波形)有不归零码(NRZ)和归零码(RZ),对应波形及频谱。n2.双极性半占空码(AMI)n3.HDB3码 HDB3码是三阶高密度双

10、极性码的简称。HDB3码保留了AMI码的所有优点,还可将连零码限制在3个以内,克服了AMI码如果长连零过多对提取定时不利的缺点。HDB3码的功率谱与AMI码类似。单极性不归零码及功率谱单极性归零码及功率谱 AMI码及功率谱 nHDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型，其目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个。nHDB3码保持了AMI码的优点外，同时还将连“0”码限制在3个以内，故有利于位定时信号的提取。HDB3码是应用最为广泛的码型，A律PCM四次群以下的接口码型均为HDB3码。HDB3编码波形 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0NRZ码交换机内采用交换机内采用NRZ码型码型传输线路传输线路采用采用HDB3码型码型