第5章时分多路复用及PCM30_32路系统

《数字通信原理（第三版）》教材课后习题答案《数字通信原理》习题解答第1章概述1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么?答：模拟信号的特点是幅度连续；数字信号的特点幅度离散。

1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码的作⽤是什么?画出话⾳信号的基带传输系统模型。

答：信源编码的作⽤把模拟信号变换成数字信号，即完成模/ 数变换的任务。

信源解码的作⽤把数字信号还原为模拟信号，即完成数/ 模变换的任务。

话⾳信号的基带传输系统模型为1-3 数字通信的特点有哪些?答：数字通信的特点是：（1）抗⼲扰性强，⽆噪声积累；（2）便于加密处理；（3）采⽤时分复⽤实现多路通信；（4）设备便于集成化、微型化；（5）占⽤信道频带较宽。

1-4 为什么说数字通信的抗⼲扰性强，⽆噪声积累?答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值( 通常取⼆个幅值) ，在传输过程中受到噪声⼲扰，当信噪⽐还没有恶化到⼀定程度时，即在适当的距离，采⽤再⽣的⽅法，再⽣成已消除噪声⼲扰的原发送信号，所以说数字通信的抗⼲扰性强，⽆噪声积累。

1-5 设数字信号码元时间长度为1s ，如采⽤四电平传输，求信息传输速率及符号速率。

答：符号速率为N11106 Bd码元时间10 6信息传输速率为R N log2 M 106 log 2 4 2 106 bit / s2Mbit / s1-6 接上例，若传输过程中 2 秒误 1 个⽐特，求误码率。

答：P e 发⽣误码个数 (n)12.5 107传输总码元 ( N ) 2 21061-7 假设数字通信系统的频带宽度为1024 kHz ，可传输 2048kbit / s 的⽐特率，试问其频带利⽤率为多少 bit / s / Hz ?答：频带利⽤率为信息传输速率204810 3（ bit / s / Hz)10242bit / s/ Hz频带宽度10 31-8 数字通信技术的发展趋势是什么？答：数字通信技术⽬前正向着以下⼏个⽅向发展：⼩型化、智能化，数字处理技术的开发应⽤，⽤户数字化和⾼速⼤容量等。

30/32路PCM基群帧结构2.1 帧结构帧结构的概念就是把多路话音数字码以及插入的各种标记按照一定的时间顺序排列的数字码流组合。

我国采用的是30/32路PCM基群结构，即在传输数据时先传第1路信号，然后传第2路信号，第3路信号……直到传完第32路，再传第1路，第2路……如此循环下去。

每一路信号占用的不同的时间位置，称为时隙，用TS0、TS1、TS2、……TS31来表示。

其中TS0用于传输同步码、监视码、对端告警码组（简称对告码）；TS16用于传输信令码；TS1—TS15传前15个话路的话音数字码，TS17—TS31传输后15个话路的话音数字码，显然，在32个时隙中只有30个时隙用于传话音数字码，记作PCM30/32。

将所用话路都抽样一次的时间叫帧长，也就是同一个话路抽样两次的时间间隔。

因为每个话路的抽样频率是8000H Z，即每秒抽样8000次，所以两个抽样值之间的时间间隔是1/80 00，等于125µs，这也就决定了帧长是125µs。

由于编码需要时间，所以每个样值应达到一定的宽度，这个时间宽度就是时隙，即每个话路在一帧中所占的时间，等于3.91（125/3 2）µs，每个时隙的样值编8位码，因此，每位码占用的时间是0.448µs（3.91µѕ/8）. PCM 30/32基群帧结构如图：2.2 TS0偶帧TS0用于传帧同步码，其中第2—8位码固定发0011011，这7位码组就是帧同步码。

收端就是通过检测帧同步码组来实现同步的。

第1位码留作国际通用，不用时为1。

奇帧TS0用于传监视码、对告码等。

其中第2位码固定发1，称为监视码，它用于辅助同步过程的实现。

第3位码为A1。

用于传对告码，正常同步时为0，不正常时即失步时发1。

其它几位码、第1位、第4—8位码可用于低速率数据通信，不用时为1。

对告码的作用是：通话正常进行，必须两个方向都通畅，如果一个方向有故障，就必须能通过对告码来告诉对方。

摘要PCM是目前常用的综合接入设备，该设备以大规模集成电路和可编程逻辑芯片为核心，构成话路口(FXS)、交换口(FXO)、2/4线音频、E/M、RS232、RS422、以太网、V.35等多种接口的PCM综合接入产品。

它利用标准的E1数据传输通道，采用PCM制式，直接提供语音、数据、图像等多种用户接口。

PCM设备技术成熟，优势众多，因此它能成为目前企业最常用的通信传输接入设备之一，而且在类似通信系统等重要行业中广泛应用着。

下面探讨PCM设备主要特点以及在通信系统中的应用。

一、组网灵活，容量大1. 可组成点对点、星形、链路、环型等网络，能与ATM、SDH等多种传输设备配套应用，组网方式灵活，网络适应性强。

2. 业务接入容量：每套集中式PCM复用设备系统最多可接入420个速率为64kbit/s的各种业务。

3. 中继链路容量：每套集中式PCM复用设备系统最多可以传输14个E1（14*30*64kbit/s）容量的各类业务。

4. 交叉容量：可以外置交叉设备，实现14路E1和420路时隙的全交叉连接。

二、配置方便采用支路板结构，14块独立的支路板供插各类语音、数据等业务模块，可混插、选插不同类型、不同数量的各种模块，使得业务配置和扩充极为方便。

三、接入种类丰富提供普通电话（用户环路）、热线电话、二/四线EM接口、二/四线音频接口、异步数据接口（RS232和V.24等）、同步数据接口、N*64K以太网接口等多种综合业务接入。

四、网络管理功能用户可以通过管理接口输入一些简单命令，即可快速、有效地对本设备设置参数进行测试。

PCM设备在通信系统应用PCM设备无论在电力系统，煤矿，还是雷达上，都有“用武之地”，在PCM系统设计中，采用了开放的总线结构，它利用标准的E1传输通道（G.703标准），采用PCM30/32制式，直接提供语音、数据、图像等多种用户接口。

若在雷达通信中运用PCM设备，这样将大大降低生产成本，产品的系列化、模块化、通用化会得到加强，产品维护也将更简单。

时分多路复用与复接技术1 时分多路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。

由前述的抽样理论可知，抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信道上占用时间的有限性，为多路信号沿同一信道传输提供了条件。

具体说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开，互不干扰的目的。

图3－1为时分多路复用示意图，各路信号经低通滤波器将频带限制在3400Hz以下，然后加到快速电子旋转开关(称分配器)开关不断重复地作匀速旋转，每旋转一周的时间等于一个抽样周期T，这样就做到对每一路信号每隔周期T时间抽样一次。

由此可见，发端分配器不仅起到抽样的作用，同时还起到复用合路的作用。

合路后的抽样信号送到 PCM编码器进行量化和编码，然后将数字信码送往信道。

在收端将这些从发送端送来的各路信码依次解码，还原后的PAM信号，由收端分配器旋转开关K2依次接通每一路信号，再经低通平滑，重建成话音信号。

由此可见收端的分配器起到时分复用的分路作用，所以收端分配器又叫分路门。

当采用单片集成PCM编解码器时，其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。

要注意的是：为保证正常通信，收、发端旋转开关必须同频同相。

同频是指的旋转速度要完全相同，同相指的是发端旋转开关连接第一路信号时，收端旋转开关K2也必须连接第一路，否则收端将收不到本路信号，为此要求收、发双方必须保持严格的同步。

时分复用后的数码流示意图示于图3－21.1 时分复用中的同步技术时分复用通信中的同步技术包括位同步(时钟同步)和帧同步，这是数字通信的又一个重要特点。