第三章 数字复接技术

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外钟
定 时
同 步 复 接 分 接
定 时
1 2 3 4
码速 调整 复接器
合路
恢 复 分接器 支路
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同步：位同步、帧同步等 帮助使分接器的基准时间信号与复接器的基准时间信号保持 正确的相位关系
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2、数字复接系列 数字复接是按照一定的规定从低速到高速分级进行的。 一次群（基群）、二次群、三次群…… 现在使用的两类准同步数字复接系列：P76表3.1.1 北美、日本：以1544kbit/s为基群（24路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*24=1536k 四个一次群合并为一个二次群，…… 欧洲、我国：以2048kbit/s为基群（30路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*30=1920k 四个一次群合并为一个二次群，四个二次群合 并为一个三次群，四个三次群合并为一个四次群 ……
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准同步信号的复接： 参与复接的各支路码流时钟的标称值相同，而码流时钟 实际值是在一定的容差范围内变化。 同步复接与异步复接的区别： 同步复接只需要相位的调整（甚至不需任何调整） 异步复接需要对各个支路进行频率、相位的调整
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3.1.1数字信号的复接方式 3.1.1数字信号的复接方式
1、按位复接 每次复接一比特，顺次取第一路的第一个比特、第二路的第 一个比特……第一路的第二比特……P77图3.1.2 若四路信号复接，复接后每位码的宽度只有原来的1/4 在复接中需要用缓冲存储器，以便在其他路信号复接期间 将本路到来的信号储存起来
串无头无尾的码元序列，无法分辨出哪八位码是一个抽样值所编的码字和每一
个八位码字是哪一路话音信号——（采用帧同步方法）。为了建立帧同步，需 要一种特征信号，在每一帧(或几帧)的固定位置插入具有特定码型的帧同步码
(帧定位码)。这样，只要接收端能识别出帧同步码，就能正确分辨出每一帧的
首尾，从而确保从信码流中正确分离出每一路话音信号。
– (4) 同步捕捉方式
•
同步捕捉方式是指系统失步时 由失步指令控制调整的方式，比
较常用的有两种方式：
» a.逐步移位捕捉方式
» b.复位式同步方式
图3.8 复位式同步方式原理图
3.1 数字信号的复接
1、数字复接设备的组成：P76图3.1.1 数字复接设备 数字复接器：定时单元、调整单元、复接单元 数字分接器：同步、定时、分接、恢复单元 定时：为复接设备提供统一的基准时间 其中分接设备的定时 单元是由接收信号中提取时钟，并 分送给各支路进行分接用。 码速调整单元：把速率不同的各支路信号，调整 成与复接设 备定时完全同步的数字信号，以便由复接单元把各个支路 信号复接成一个数字流 。 调整单元： 恢复单元
第三章 数字复接技术
数字复接 时分复用 本质相同
复用：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。 目前采用较 多的是频分多路复用和时分多路复用。频分 多路复用用于模拟通信，例如载波通信，时分多路复用用 于数字通信，例如PCM通信。 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。
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“复用”与“复接”的区别：PCM复用是对多路 （电话）信号在一个定长的时间内（帧）完成 的PCM和TDM全过程。 而复接是对多路数字信号（数字流或码流 ）在一个定长的时间内进行的码元压缩与安排 ，它只负责把多路数字信号安排（复用）在给 定的时间内，而不需要再进行抽样、量化和编 码的PCM过程，从而减少了对每路信号的处理 时间，降低了对器件和电路的要求，实现了大 路数（高次群）信号的“时分复用”。
图3.7 同步码插入的两种方式
– (3) 帧同步码的识别检出方式
•
a.逐位比较方式：接收端产生一组与 发送端插入的帧同步码组相同的本地帧 码，在识别电路中使本地帧码与接收的 PCM序列码逐位进行比较。 • b.码型检出方式：接收端设置一个移 位寄存器，该寄存器的每级输出端的组 合是按发送的帧同步码型设计的，当接 收的PCM序列中帧同步码全部进入移存 器时才能有识别检出脉冲。
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思考：PCM三次群可以同时传输多少路语音信号？ 3、数字复接方法 同步复接：各输入支路信号相对于复接器定时信号是同步的 如：同源信号的复接 异步复接：各输入支路信号相对于复接器定时信号是异步的 如：异源信号的复接 每个信号都有自己独立的时钟源 首先要对各个支路进行频率和相位的调整，使之成为同步信 号，然后进行同步复接。
1
x1 (t)
低
通 旋转开关 1 1 传输系统 3 3 2
低
通
x1 (t)
x2 (t)
低
通
2
低
通
x2 (t)
x3 (t)
低
通
低
通
x3 (t)
3路时分复用方框图
2
图 7 – 40 3 路时分复用波形
3
时隙 1
...
2 3
...
N
1
2
...
N
1
2
...
பைடு நூலகம்
帧
Ts
2 Ts
t
4
PCM时分多路通信系统的构成
T(=125μs)。在这个T时间内可间插许多路信号直至n路,这
就是时间的可分性(离散性),就能实现许多路信号在T时间
内的传输。
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例如需要传送120路电话时，可将120路话音信号分别用 8kHz抽样频率抽样，然后对每个抽样值编8位码，其数码
率为8000×8×120=7680kbit/s。由于每帧时间为125微
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接收端与发送端的位同步(时钟同步)要求接收端的时钟脉冲与发送端的时钟
脉冲同频同相，从而使收到的信码能得到正确的抽样判决。在PCM通信系统中， 即收端定时提取。 位同步解决了信码的正确抽样判决问题。由于接收端所获得的信码流是一
采用从接收端收到的信码流中提取发送端定时信息的自同步方式来实现位同步，
秒，每个路时隙的时间只有1微秒左右，这样每个抽样值
编8位码的时间只有1微秒时间，其编码速度非 常高 ，对
编码电路及元器件的速度和精度要求很高，实现起来非常
困难。但这种方法从原理上讲 是可行的，这种对120路话
音信号直接编码复用的方法称PCM复用。
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另一种方法是将几个(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。显然，经过数字复用后的信号的数码率提高 了，但是对每一个基群编码速度没 有提高，实现起来容 易，目前广泛采用这种方法提高通信容量——称之为数字 复接技术。
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第三章 数字复接技术
数字复接的目的：扩大传输容量提高传输效率； 利用时分复用原理，把若干中低速数字信号合并成一个高 速数字信号（复接），通过高速信道传输，接收方将各个 中低速的信号再分离开（分接）。 数字复接与时分复用的关系：本质相同 处理的是数字信号 可以是数字信号也可以是模拟信号
可以认为数字复接是时分复用的一种
–
三、 时分多路复用系统中的位同步
• 数字通信的同步是指收发两端 的设备在指定的时间协调一致地工作 ，也称为定时。 • 位同步就是码元同步。 • 所谓时钟同步是使收端的时钟 频率与发端的时钟频率相同。
– 四、 时分多路复用系统中的帧同步
• 1. 帧同步的概念
•
帧同步的目地是要求收端与发端 相应的话路在时间上要对准，就是 要从收到的信码流中分辨出哪8位是 一个样值的码字，以便正确地解码 ；还要能分辨出这8位码是哪一个话 路的，以便正确分路。
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复接的原理就是改变各低速数字流的 码元宽度，并把它们重新编排在一 起，从而形成一个高速数字流。从 表面上看，复接是一种合成，但其 本质仍然是一种时分复用的概念。 为了与PCM复用相区别，所以称之 为“复接”。
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几个基本概念： 帧：抽样时各路信号每轮一次抽样的 总时间（即开关旋转一周的时间），也就 是一个抽样周期（tF=T）。 路时隙：合路的PAM信号每个样值所 允许的时间间隔(tC=T/n)。 位时隙：1位码占用的时间（tB=tC/l）
输与交换， 便于采用数字电路实现等。
对于TDM电话通信系统，ITU-T制定了准同步数字体系PDH和同步数 字体系SDH标准。
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如PCM脉冲编码技术所述,由抽样定理把每路话音信号按
8000次/s抽样,对每个样值编8位码,那么第一个样值到第二个样 值出现的时间,即 1/8000s(=125μs), 称为抽样周期
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3.1.2 同步复接与异步复接
1、同步复接 P79图 3.1.3 Si：第i路信号 Bi：第i路信号的输入缓冲存储器 T1~T4：合路移位寄存器 R1~R4：分路移位寄存器 Bi ’：第i路信号的输出缓冲存储器 LT ：控制将Bi中的信号写入T中 f h ：合路时钟，控制串行地从T中读出信号 f h ：接收时钟，控制信号依次串行移入R LR ：控制将各路信号写入缓存器
• 2. 帧同步电路的工作原理
•
PCM复用系统为了完成帧同步功能， 在接收端还需要有两种装置：一是同步 码识别装置，二是调整装置。同步码识 别装置用来识别接收的PCM信号序列中 的同步标志码位置；调整装置的作用就 是当收、发两端同步标志码位置不对应 时，对收端进行调整以使其两者位置相 对应。这些装置统称为帧同步电路。
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同步复接器的构成：（三部分） 各支路缓冲存储器：存储、码速变换 时序产生器：将高次群时钟逐次分频，得到各种不同功能 的定时控制脉冲 移位寄存器：串并转换 码速变换（同步复接中）：将本来就是同步的几个码流变到 另一种码速率上，是固定的变换 码速调整（异步复接中）：将码速不等的几个码流经过调整 达到码速同步，视情况进行随时调整
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帧定位信号（帧同步信号），是循环插入合路信号中 的。两次插入帧定位信号的间隔称为帧周期。 帧结构：将多路语声数字码以及插入的各种标记码按 照一定的时间顺序排列的数字码流组合。 帧有确定的、固定的结构，一帧内通常包含：帧定位 信号、各支路信息码、信令、勤务数字信号等。