PCM时分多路复用信号帧结构.

为了提高通信系统信道的利用率，话音信号的传输往往采用多路复用通信的方式。

这里所谓的多路复用通信方式通常是指：在一个信道上同时传输多个话音信号的技术，有时也将这种技术简称为复用技术。

复用技术有多种工作方式，例如频分复用、时分复用以及码分复用等。

频分复用是将所给的信道带宽分割成互不重叠的许多小区间，每个小区间能顺利通过一路信号，在一般情况下可以通过正弦波调制的方法实现频分复用。

频分复用的多路信号在频率上不会重叠，但在时间上是重叠的。

时分复用是建立在抽样定理基础上的。

抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。

这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙，利用这种空隙便可以传输其他信号的抽样值。

因此，这就有可能沿一条信道同时传送若干个基带信号。

码分复用是一种以扩频技术为基础的复用技术，在第九章中将详细地进行介绍。

在这部分中，将在分析时分复用(TDM)技术的基础上，研究并说明PCM 时分多路数字电话系统的原理和相关参数。

6.3.1 PAM时分复用原理为了便于分析时分复用(TDM)技术的基本原理，这里假设有3路PAM信号进行时分多路复用，其具体实现方法如图6-27所示：图6-27 3路PAM信号时分复用原理方框图从图6-27可以看到，各路信号首先通过相应的低通滤波器，使输入信号变为带限信号。

然后再送到抽样开关(或转换开关)，转换开关(电子开关)每秒将各路信号依次抽样一次，这样3个抽样值按先后顺序错开纳入抽样间隔之内。

合成的复用信号是3个抽样消息之和，如图6-28所示。

由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧，一帧中相邻两个抽样脉冲之间的时间间隔叫做时隙，未能被抽样脉冲占用的时隙部分称为防护时间。

图6-28 3路时分复用合成波形多路复用信号可以直接送入信道传输，或者加到调制器上变换成适于信道传输的形式后再送入信道传输。

在接收端，合成的时分复用信号由分路开关依次送入各路相应的重建低通滤波器，恢复出原来的连续信号。

实验十三时分多路复用PCM实验【实验内容】1．脉冲编码调制（PCM）及系统实验2．PCM编码时分多路复用时序分析实验【实验目的】1．加深对PCM编码过程的理解。

2．掌握时分多路复用的工作过程。

3．了解PCM系统的工作过程。

【实验环境】1．分组实验：两人一组或单人2．设备：通信实验箱，数字存储示波器【实验原理】1.PCM基本工作原理脉冲编码调制（PCM）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。

脉冲编码调制包括三个步骤，对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。

抽样：要使模拟信号数字化并实现时分多路复用，首先要在时间上对模拟信号进行离散化处理，这一过程叫抽样。

所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音信号的一个瞬时幅度值(抽样值)，抽样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列。

抽样后的样值序列在时间上是离散的，可进行时分多路复用，也可将各个抽样值经过量化、编码变换成二进制数字信号。

量化：抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是模拟的，还必须进行离散化处理，才能最终用数码来表示。

这就要对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量化。

量化有均匀量化和非均匀量化。

采用均匀间隔量化级进行量化的方法称为均匀量化或线性量化，这种量化方式会造成大信号时信噪比有余而小信号时信噪比不足的缺点。

如果使小信号时量化级间宽度小些，而大信号时量化级间宽度大些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于一致。

这种非均匀量化级的安排称为非均匀量化或非线性量化。

目前国际上普遍采用容易实现的A律13折线压扩特性和μ律15折线的压扩特性。

我国规定采用A律13折线压扩特性。

采用13折线压扩特性后小信号时量化信噪比的改善量可达24dB，而这是靠牺牲大信号量化信噪比(亏损12dB)换来的。

A律和μ律的压扩特性如下图所示:编码：抽样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。

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。

《数字通信》第4章时分多路复用及PCM30/32路系统(2)复习时分多路复用利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来分开各路信号 发端和收端的高速开关k1和k2必须严格同频同相位同步位同步就是码元同步，需要做到每位码对齐相当于k1,k2同频帧同步帧同步就是为了保证收端与发端相应的话路在时间上对准相当于k1,k2同相复习 PCM30/32路系统帧结构复习 PCM30/32路定时系统内容1.PCM30/32路帧同步系统2.PCM30/32路系统的构成1.PCM30/32路帧同步系统位同步已解决的问题：解决收端时钟与接收信码之间的同频问题，得到了一连串无头无尾的信码流。

帧同步系统需要解决的问题：从收到的信码流中分辨出哪8位码是属于同一个抽样值的码字 分辨出每一个码字（8位码）属于哪一路，以便正确分路。

帧同步实现方法：集中插入帧同步码帧同步码选择为：0011011将帧同步码集中插入在偶帧TS0的第2位-第8位收段接收并识别出帧同步码后，即可判断出后续的8位码为一个码字，且为第一个话路信码，以此类推，便可正确接收每一路信号，从而实现帧同步。

前方保护：目的：防止假失步过程：当连续m次检测不到帧同步码后，才判断为系统真正失步，并立即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。

ITU-T规定：m=3或4前方保护时间：从第一个帧同步码丢失起，到帧同步系统进入捕捉状态位置的这段时间，叫做前方保护时间。

(-1)sT m T =前后方保护：目的：防止伪失步 同步捕捉方式：逐步移位捕捉方式 过程：只有当连续捕捉到n次帧同步码后，才判断为系统真正恢复到了同步状态。

ITU-T规定：n=2 后方保护时间：从捕捉到第一个真正的同步码到系统进入同步状态的这段时间。

(-1)sT n T =后前后保护时间记忆：我不会轻易放你走，会经过三番四次的挽留。

一旦你最终选择离开，如果将来还想回来，我将需要再（二）次考虑你的请求。

后方保护：伪同步可能带来的影响：需要经过前方保护才能重新开始捕捉，因而使同步恢复时间拉长在捕捉过程中，如果捕捉到的帧同步码组具有以下规律，则判断帧同步系统进入帧同步状态：第N 帧（偶帧）有帧同步码{0011011}；第N+1帧（奇帧）无帧同步码，而有奇帧标志码{1A111111}；第N+2帧（偶帧）有帧同步码{0011011}如果在第N+1帧或第N+2帧检测失败，则需要重新进行捕捉。

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。

《现代交换原理》复习题库一、填空题1、电话通信的基本目标是实现用户间话音信号的传递。

2、构成电话网的三要素为用户设备、交换设备和传输设备。

3、电话交换技术发展的三个阶段为人工交换阶段、机电式自动交换阶段和程控交换阶段。

4、电话呼叫分为本局呼叫、出局呼叫、入局呼叫和转接呼叫。

5、目前电话系统中常用的语音信号的数字化技术是脉冲编码调制（PCM）技术。

6、在PCM技术中，语音信号的数字化分为抽样、量化和编码三个过程，其中抽样频率通常采取8000 H Z，量化级通常采用256级，编码位数为8位。

7、在PCM30/32路时分多路复用系统中，一帧的话路容量为30 路，一帧的传输速率为 2.048 Mbps，每个时隙的传输速率为64 Kb/s，一帧的时间长度为125 μs。

8、在PCM二次群中，话路容量为120 路，传输速率为8.448 Mb/s。

9、数字交换网络的两种基本功能为时分交换和空分交换。

10、若输入复用线上一帧内的时隙数为512，则在T接线器中，SM中存储单元的个数为512，每个存储单元的字长为8 位；CM中存储单元的个数为512 ，字长为9位。

11、多路复用是指多路信号在同一传输线路上传输，目前多路复用的方法有两类：时分多路复用和频分多路复用。

12、某集中式T型交换网络，其每一个T接线器连接的PCM复用线上1帧内的时隙数为256，语音信号采用8位编码制，若取集中比为8：1，则该集中式T型交换网络中需要8 个语音存储器，每个语音存储器中存储单元的个数为256 ，字长为8 位；需要1个控制存储器，控制存储器中存储单元的个数为256 ，控制字长为11 位。

13、一个DSE有16 个交换端口，每个端口有接收和发送两个部分，一个DSE可以完成16 个输入信道和16 个输出信道之间信息的交换。

14、由DSE构成的DSN中，由选面级和选组级两部分构成，最大为4 级4 面。

15、在S1240交换机中，选面级中每个DSE的16端口可接16条PCM链路，其中0~7、12~15 共12个端口接控制单CE，8~11 共4个端口接选组级，每个DSN最多可接入6144 个CE。

PCM作用 PCM设备是做什么的作者：gzyinxun 来源：原创日期：2012-9-1 11:48:29 人气：678 标签：pcmPCM和SDH的配合组网结构拓扑图：语音信号——货物，PCM——装卸车间，E1（2M）通道——货箱，SDH——火车站，光纤——铁路，光信号——火车。

一、多业务PCM接入设备PCM的含义：1、PCM：Pulse Code Modulation的缩写，即是：脉冲编码调制。

2.脉冲编码调制的作用：将模拟的信号经过抽样、量化、编码转化成标准的数字信号。

PCM设备的作用：1、将低速业务转换成数字信号，并装入64kbit/s通道。

2、将30路64kbit/s通道复接成2Mbit/s。

简单的来说，PCM设备作用就是起到了各种用户业务接入和复用作用，而由于2M铜缆传输距离受限，一般只支持300米左右，所以业务传输就要通过另外一套产品满足，如：光端机、微波等传输设备，PCM设备只需将用户业务接入后复用成2M数字信号级联到传输设备即可。

综合业务PCM常见的低速业务：1、语音电话、热线电话、磁石电话；2、2W/4W模拟音频、2W/4W E&M；3、RS-232、RS-422、RS-485 、V.35、G.703同向64k、n*64k以太网。

PCM设备将30路64kbit/s低速通道复接成2Mbit/s，因此PCM设备也称为多路复接设备。

二、PCM的帧结构E1基群（2M通道）里面共包含有32个时隙（TS），每个时隙64k，其中第0时隙是帧同步序列，第16时隙则是控制信令的，其余的30个时隙则是用来传输各种业务信息。

时分复用技术：将2048kbit/s的通道分成32份，每一份为一个时隙。

E1基群帧长为256bit，每个时隙长度则为256÷32 = 8bit。

帧周期是125us，即帧频是每秒8000帧，每个时隙的速率则是8bit×8000 = 64000bit/s = 64kbit/s。

第一部分数字通信基本原理数字通信系统一信号信号可用来传输信息。

信息可用语言、文字、图象等表达，但在很多情况下，这些表达信息的语言文字不便于直接传输。

因此在近代科学技术中，常用电信号来传送各种信息，即利用一种变换设备把各种信息转换为随时间作相应变化的电流或电压进行传输。

这种随信息作相应变化的电压或电流就是电信号。

由消息转换成的电信号可分为两类：模拟信号和数字信号。

模拟信号是指时间和幅度都连续的信号。

数字信号是指时间和幅度都离散的信号。

如图1-1 电压10 0 时间a.模拟信号b.数字信号1-1 模拟信号及数字信号的模型二数字系统以数字信号的方式来传输消息的通信系统，叫数字通信系统。

典型的数字通信系统的组成如图1-2。

1-2 典型数字通信系统的组成信源即是发信者。

通常的信源指电话机、摄象机及各种数字终端设备。

信源编码的作用是对信号进行编码，去除或减少冗余度，把能量集中起来缩窄占据频带，从而提高数字传输的有效性。

例如进行模拟信号变换为数字信号的过程（A/D转换），PCM编码。

信道编码。

由于传输信道上噪声的干扰，数字信号在传输中可能会发生差错，导致信息传输质量下降。

为了在接收端自动检出错码或纠正错码，使差错控制在允许范围内，可在信源编码后的数字信号中按一定规律加一定数量的数字码（监督码），形成新的数字信号，这种新的信号间的关系形成较强的规律性，使收端可检查或纠正差错。

信道编码是将信息比特变换为适合于信道传输的数字信号，它是为了提高系统的抗干扰能力，提高数字传输的可靠性，即改善系统的误码性能。

信道和噪声：信道指传输信号的通道。

按传输媒质可分为有线信道和无线信道两类。

有线信道包括明线、同轴电缆、光缆等。

无线信道包括微波中继、卫星和各种散射等。

信道在传输中会受到各种噪声的干扰，通常把所有的噪声干扰都折合到信道中，成为一个等效噪声源。

三数字通信的主要特点A、抗干扰能力强，无噪声积累因数字信号以0、1两个数码形式传输，被噪声干扰和经衰减后的数字信号，在没恶化到不可正确判断之前，可用再生的方法恢复成原来的信号。