通信原理與通信技術(shù)ppt

1、第4章 增量調(diào)制 第第4章章 增量調(diào)制增量調(diào)制 4.1 簡單增量調(diào)制簡單增量調(diào)制 4.2 增量總和調(diào)制增量總和調(diào)制 http:/ 增量調(diào)制 4.1 簡單增量調(diào)制簡單增量調(diào)制 4.1.1 增量調(diào)制的基本概念 在PCM系統(tǒng)中，為了得到二進(jìn)制數(shù)字序列，要對(duì)量化后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，每個(gè)抽樣量化值用一個(gè)碼組（碼字）表示其大小。碼長一般為7位或8位，碼長越大，可表示的量化級(jí)數(shù)越多，但編、解碼設(shè)備就越復(fù)雜。那么能否找到其它更為簡單的方法完成信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換呢？第4章 增量調(diào)制 我們看一下圖41。圖中在模擬信號(hào)f(t)的曲線附近，有一條階梯狀的變化曲線f(t),f(t)與f(t)的形狀相似。顯然，只要階梯“

2、臺(tái)階”和時(shí)間間隔t足夠小，則f(t)與f(t)的相似程度就會(huì)提高。對(duì)f(t)進(jìn)行濾波處理，去掉高頻波動(dòng)，所得到的曲線將會(huì)很好地與原曲線重合，這意味著f(t)可以攜帶f(t)的全部信息（這一點(diǎn)很重要）。因此，f(t)可以看成是用一個(gè)給定的“臺(tái)階”對(duì)f(t)進(jìn)行抽樣與量化后的曲線。我們把“臺(tái)階”的高度稱為增量，用“1”表示正增量，代表向上增加一個(gè)；用“0”表示負(fù)增量，代表向下減少一個(gè)。 第4章 增量調(diào)制 則這種階梯狀曲線就可用一個(gè)“0”、“1”數(shù)字序列來表示（如圖41所示），也就是說，對(duì)f(t)的編碼只用一位二進(jìn)制碼即可。此時(shí)的二進(jìn)制碼序列不是代表某一時(shí)刻的抽樣值，每一位碼值反映的是曲線向上或向下

3、的變化趨勢。這種只用一位二進(jìn)制編碼將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字序列的方法（過程）就稱為增量調(diào)制（Delta Modulation），縮寫為DM或M調(diào)制。第4章 增量調(diào)制 增量調(diào)制最早由法國人De Loraine于1946年提出，目的是簡化模擬信號(hào)的數(shù)字化方法。其主要特點(diǎn)是： (1) 在比特率較低的場合，量化信噪比高于PCM。 (2) 抗誤碼性能好。能工作在誤比特率為102103的信道中，而PCM則要求信道的誤比特率為104106。 (3) 設(shè)備簡單、制造容易。 它與PCM的本質(zhì)區(qū)別是只用一位二進(jìn)制碼進(jìn)行編碼，但這一位碼不表示信號(hào)抽樣值的大小，而是表示抽樣時(shí)刻信號(hào)曲線的變化趨向。第4章 增量調(diào)制 4.1.

4、2 M的調(diào)制原理 如何在發(fā)送端形成f(t)信號(hào)并編制成相應(yīng)的二元碼序列呢？仔細(xì)分析一下圖41，比較在每個(gè)抽樣時(shí)刻t處的f(t)和f(t)的值可以發(fā)現(xiàn), 當(dāng)f(it)f(it_)時(shí)，上升一個(gè)，發(fā)“1”碼； 當(dāng)f(it)0，則Po(0)=1t=t時(shí)， e(t)=f(t)-f(t_)0，則Po(t)=1t=2t時(shí)，e(2t)=f(2t)-f(2t_)0，則Po(3t)=1;t=4t時(shí)，e(4t)=f(4t)-f(4t_)0，則Po(5t)=1;t=6t時(shí)，e(6t)=f(6t)-f(6t_)0，則Po(6t)=1;第4章 增量調(diào)制 圖42 增量調(diào)制原理框圖f (t)抽樣 判決積分器f (t)T(t)

5、e(t)Po(t)RC(a) 增量調(diào)制器(編碼器)框圖(b) RC積分器第4章 增量調(diào)制 以此類推，即可得到如圖43所示的波形。細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)圖43中的f(t)和圖41的波形不一樣。其實(shí)，圖41的階梯波只是為了形象地說明增量調(diào)制原理，而實(shí)際積分器的輸出波形如圖43（d）所示。第4章 增量調(diào)制 圖43 增量調(diào)制過程示意圖 tt02t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 9t10t11t12t13t14tT(t)(a) 抽樣脈沖(b) 樣值信號(hào)tt02t3t4t5t 6t 7t 8t 9t10t11t12t13t14tf (t)f (t)第4章 增量調(diào)制 (d) 積分器輸出信號(hào)t11010111

6、1110000t02t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 9t10t11t12t13t14tPo(t)t0f (t)圖43 增量調(diào)制過程示意圖 第4章 增量調(diào)制 4.1.3 M的解調(diào)原理 為了完成整個(gè)通信過程，發(fā)送端調(diào)制出的信號(hào)必須在接收端通過解調(diào)恢復(fù)出原始模擬信號(hào)。M信號(hào)的解調(diào)比較簡單，用一個(gè)和本地解碼器一樣的積分器即可。在接收端和發(fā)送端的積分器一般都是一個(gè)RC積分器。解調(diào)過程就是圖43中的積分過程。當(dāng)積分器輸入“1”碼時(shí)，積分器輸出產(chǎn)生一個(gè)正斜變的電壓并上升一個(gè)量化臺(tái)階；而當(dāng)輸入“0”碼時(shí)，積分器輸出電壓就下降一個(gè)量化臺(tái)階。第4章 增量調(diào)制 為了保證解調(diào)質(zhì)量，對(duì)解碼器有兩個(gè)要求： （1）

7、每次上升或下降的大小要一致，即正負(fù)斜率大小一樣。 （2）解碼器應(yīng)具有“記憶”功能，即輸入為連續(xù)“1”或“0”碼時(shí)，輸出能連續(xù)上升或下降。 對(duì)積分器的輸出信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除波形中的高頻成分，即可得到與原始模擬信號(hào)十分近似的解調(diào)信號(hào)，如圖44所示。第4章 增量調(diào)制 圖44 增量調(diào)制譯碼(解調(diào))示意圖積分器低通濾波Po(t)f (t)fo(t)(a) 增量解調(diào)器(譯碼器)框圖t0f (t)(b) 各點(diǎn)波形fo(t)第4章 增量調(diào)制 4.1.4 M調(diào)制存在的問題 增量調(diào)制盡管有前面所述的不少優(yōu)點(diǎn)，但它也有兩個(gè)不足：一個(gè)是一般量化噪聲問題;另一個(gè)是過載噪聲問題。兩者可統(tǒng)一稱為量化噪聲。 觀察圖41可

8、以發(fā)現(xiàn)，階梯曲線（調(diào)制曲線）的最大上升和下降斜率是一個(gè)定值，只要增量和時(shí)間間隔t給定，它們就不變。那么，如果原始模擬信號(hào)的變化率超過調(diào)制曲線的最大斜率，則調(diào)制曲線就跟不上原始信號(hào)的變化，從而造成誤差。我們把這種因調(diào)制曲線跟不上原始信號(hào)變化的現(xiàn)象叫做過載現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的波形失真或者信號(hào)誤差叫做過載噪聲。 第4章 增量調(diào)制 另外，由于增量調(diào)制是利用調(diào)制曲線和原始信號(hào)的差值進(jìn)行編碼，也就是利用增量進(jìn)行量化，因此在調(diào)制曲線和原始信號(hào)之間存在誤差，這種誤差稱為一般量化誤差或一般量化噪聲。兩種噪聲示意圖如圖45所示。第4章 增量調(diào)制 圖45 兩種量化噪聲示意圖 ttf (t)f (t)n(t)n(t)f

9、(t)f (t)第4章 增量調(diào)制 仔細(xì)分析兩種噪聲波形我們發(fā)現(xiàn)，兩種噪聲的大小與階梯波的抽樣間隔t和增量有關(guān)。我們定義K為階梯波一個(gè)臺(tái)階的斜率sKft 式中,fs是抽樣頻率。該斜率被稱為最大跟蹤斜率。當(dāng)信號(hào)斜率大于跟蹤斜率時(shí)，稱為過載條件，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)過載現(xiàn)象；當(dāng)信號(hào)斜率等于跟蹤斜率時(shí)，稱為臨界條件；當(dāng)信號(hào)斜率小于跟蹤斜率時(shí)，稱為不過載條件。第4章 增量調(diào)制 可見，通過增大量化臺(tái)階（增量）進(jìn)而提高階梯波形的最大跟蹤斜率，就可以減小過載噪聲；而降低則可減小一般量化噪聲。顯然，通過改變量化臺(tái)階進(jìn)行降噪出現(xiàn)了矛盾，因此，值必須兩頭兼顧，適當(dāng)選取。不過，利用增大抽樣頻率（即減小抽樣時(shí)間間隔t），卻可以

10、“左右逢源”，既能減小過載噪聲，又可降低一般量化噪聲。因此，實(shí)際應(yīng)用中，M系統(tǒng)的抽樣頻率要比PCM系統(tǒng)高得多（一般在兩倍以上，對(duì)于話音信號(hào)典型值為16kHz和32kHz）。第4章 增量調(diào)制 【例題41】 已知一個(gè)話音信號(hào)的最高頻率分量fH=3.4kHz，幅度為A=1V。若抽樣頻率fs=32kHz，求增量調(diào)制臺(tái)階=？ 解 首先要找出話音信號(hào)的最大斜率。若信號(hào)為單頻正弦型信號(hào)f(t)=Asint，則其斜率就是它的導(dǎo)數(shù)， ，最大斜率為K=A。把話音信號(hào)的最高頻率分量看成是一個(gè)正弦型信號(hào)， ( )( )cosdf tk tAtdt第4章 增量調(diào)制 由式（41）可知當(dāng)A2fHfs時(shí)，系統(tǒng)不過載。所以22

11、3.40.668( )32HsAfVf增量調(diào)制臺(tái)階為0.668V。 第4章 增量調(diào)制 另外，如果模擬信號(hào)為交流信號(hào)，且信號(hào)峰-峰值小于時(shí)，增量調(diào)制器的輸出將不隨信號(hào)的變化而變化，只輸出“1”和“0”交替出現(xiàn)的數(shù)字序列。只有當(dāng)信號(hào)峰值大于/2時(shí)，調(diào)制器才輸出隨交流信號(hào)的變化而變化的數(shù)字序列,因此，把/2電平稱為增量調(diào)制器的起始編碼電平。第4章 增量調(diào)制 4.2 增量總和調(diào)制增量總和調(diào)制 從4.1.4節(jié)中可知，對(duì)于一個(gè)實(shí)際的簡單增量調(diào)制系統(tǒng)，其抽樣頻率和增量值的改變總是有限的，也就是說，系統(tǒng)對(duì)兩種量化噪聲性能的改善是有限的。因此，簡單增量調(diào)制系統(tǒng)對(duì)于直流、頻率較低的信號(hào)或頻率很高的信號(hào)均會(huì)造成較大

12、的量化噪聲從而丟失不少信息。 為了克服簡單增量調(diào)制的缺點(diǎn)，人們提出了增量總和調(diào)制、自適應(yīng)增量調(diào)制以及數(shù)字檢測音節(jié)控制調(diào)制等方案。下面簡要介紹增量總和調(diào)制。第4章 增量調(diào)制 4.2.1 增量總和調(diào)制原理 增量總和調(diào)制的基本思想是對(duì)輸入的模擬信號(hào)先進(jìn)行一次積分處理，改變信號(hào)的變化性質(zhì)，降低信號(hào)高頻分量的幅度（從而使信號(hào)更適合于增量調(diào)制），然后再進(jìn)行簡單增量調(diào)制。其過程就像先對(duì)信號(hào)求和（積分），后進(jìn)行增量調(diào)制一樣，所以稱為增量總和調(diào)制。 我們可以用下面的例子簡單地理解增量總和調(diào)制的原理。 第4章 增量調(diào)制 比如，對(duì)于一個(gè)單頻正弦型信號(hào)f(t)=Acosct，其最大斜率為其導(dǎo)數(shù)最大值(不考慮負(fù)號(hào))，即

13、:K=Ac。假設(shè)該斜率大于系統(tǒng)最大跟蹤斜率，則對(duì)該信號(hào)直接進(jìn)行簡單增量調(diào)制時(shí)就會(huì)出現(xiàn)過載現(xiàn)象。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)f(t)=Acosct先進(jìn)行積分處理，變成 ( )sinsincccAF ttAt第4章 增量調(diào)制 式中A=A/c，則F(t)的最大斜率就變成 K=Ac=A，因?yàn)閏大于1，所以K小于K。也就是說F(t)的最大斜率可能小于系統(tǒng)最大跟蹤斜率，對(duì)F(t)進(jìn)行增量調(diào)制時(shí)就可能不會(huì)過載。之所以不說肯定不會(huì)過載，是因?yàn)槿鬕比最大跟蹤斜率大很多時(shí)，存在K仍大于最大跟蹤斜率的可能性。增量總和調(diào)制的系統(tǒng)框圖見圖46。 第4章 增量調(diào)制 圖46 增量總和調(diào)制系統(tǒng)框圖 積分器抽樣 判決低通濾波器f (

14、t)F (t)T(t)Po(t)fo(t)增量總和調(diào)制器(編碼器)增量總和解調(diào)器第4章 增量調(diào)制 細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)，按前面介紹的增量總和調(diào)制原理，應(yīng)該先對(duì)信號(hào)積分，然后再進(jìn)行簡單增量調(diào)制，而圖中的積分器怎么會(huì)放在比較器之后，而且還少了一個(gè)反饋用的積分器？這是因?yàn)槲覀兝昧艘粋€(gè)積分的性質(zhì)：兩個(gè)積分信號(hào)的代數(shù)和等于兩個(gè)信號(hào)代數(shù)和的積分，即( )( ) ( )( )oof t dtP t dtf tP t dt這樣可以節(jié)省一個(gè)積分器，從而簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 增量總和調(diào)制系統(tǒng)適合于傳輸具有近似平坦功率譜的信號(hào)，比如經(jīng)過預(yù)加重的電話信號(hào)。 第4章 增量調(diào)制 4.2.2 增量總和調(diào)制的解調(diào)原理 增量總和調(diào)制

15、的解調(diào)非常簡單，只用一個(gè)低通濾波器即可。我們知道，增量調(diào)制其實(shí)也可以叫做“微分”調(diào)制，因?yàn)椤霸隽俊北旧砭陀小拔⒎帧敝?，而且?duì)信號(hào)以t進(jìn)行抽樣，再以量化的處理過程本身就與數(shù)學(xué)中的微分相似。所以，M信號(hào)可以認(rèn)為攜帶輸入信號(hào)的微分信息。因此，在接收端對(duì)其進(jìn)行積分，自然能夠解調(diào)出原始信號(hào)，正如4.1.3節(jié)所述。 第4章 增量調(diào)制 而在增量總和調(diào)制中，由于先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了“積分”處理，然后才進(jìn)行“微分”調(diào)制，因此“積分”與“微分”的作用相互抵消，“等于”對(duì)信號(hào)沒做處理，其輸出脈沖已經(jīng)反映了輸入信號(hào)的幅度信息，可見，接收端無需再用積分器，直接用低通濾波器即可恢復(fù)原信號(hào)。第4章 增量調(diào)制 第第5章章 數(shù)

16、字復(fù)接與數(shù)字復(fù)接與SDH 5.1 PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接復(fù)用與數(shù)字復(fù)接5.2 同步數(shù)字序列同步數(shù)字序列SDH簡介簡介 第4章 增量調(diào)制 5.1 PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 5.1.1 基本概念 在第3章我們了解了時(shí)分復(fù)用的概念， 為了提高信道的利用率和信息傳輸速率（也就是提高通信容量）我們可以采用TDM把多路信號(hào)在同一個(gè)信道中分時(shí)傳輸。 可是， 通過深入研究我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題， 假設(shè)要對(duì)120路電話信號(hào)進(jìn)行TDM， 根據(jù)PCM過程， 首先要在125s內(nèi)完成對(duì)120路話音信號(hào)的抽樣， 然后對(duì)120個(gè)樣點(diǎn)值分別進(jìn)行量化和編碼。 第4章 增量調(diào)制 這樣， 對(duì)每路信號(hào)的處理時(shí)間（抽樣、量化和編

17、碼）不到1 s， 實(shí)際系統(tǒng)只有0.95 s（這種對(duì)120路話音信號(hào)直接編碼復(fù)用的方法， 稱為PCM復(fù)用）。 如果復(fù)用的信號(hào)路數(shù)再增加， 比如480路， 則每路信號(hào)的處理時(shí)間更短。 要在如此短暫的時(shí)間內(nèi)完成大路數(shù)信號(hào)的PCM復(fù)用， 尤其是要完成對(duì)數(shù)壓擴(kuò)PCM編碼， 對(duì)電路及元器件的精度要求就很高， 在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)起來也比較困難。 第4章 增量調(diào)制 因此， 對(duì)于一定路數(shù)的信號(hào)（比如電話）， 直接采用時(shí)分復(fù)用FDM是可行的， 但對(duì)于大路數(shù)的信號(hào)而言， PCM復(fù)用在理論上是可行的， 而實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)。 那么我們自然就會(huì)提出一個(gè)問題， 如何實(shí)現(xiàn)大路數(shù)信號(hào)的多路復(fù)用呢？或者說， 如何利用分時(shí)傳輸提高通信系統(tǒng)

18、的通信容量或線路利用率？數(shù)字復(fù)接是解決這一問題的“良方”。 我們首先給出數(shù)字復(fù)接的定義： 數(shù)字復(fù)接就是指將兩個(gè)或多個(gè)低速數(shù)字流合并成一個(gè)高速率數(shù)字流的過程、 方法或技術(shù)。 它是提高線路利用率的一種有效方法， 也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)字通信網(wǎng)的基礎(chǔ)。 第4章 增量調(diào)制 比如對(duì)30路電話進(jìn)行PCM復(fù)用（采用8位編碼）后， 通信系統(tǒng)的信息傳輸速率為80008322048 kb/s， 即形成速率2048 kb/s的數(shù)字流（比特流）。 現(xiàn)在要對(duì) 120 路電話進(jìn)行時(shí)分復(fù)用， 即把4個(gè)這樣的2048 kb/s的數(shù)字流合成為一個(gè)高速數(shù)字流， 就必須采用數(shù)字復(fù)接技術(shù)才能完成。 第4章 增量調(diào)制 5.1.2 數(shù)字比特系列

19、與復(fù)接等級(jí) 根據(jù)不同傳輸介質(zhì)的傳輸能力和電路情況， 在數(shù)字通信中將數(shù)字流比特率劃分為不同等級(jí)， 其計(jì)量基本單元為一路PCM信號(hào)的比特率8000（Hz）8（bit）64 kb/s（零次群）。 復(fù)用設(shè)備按照給定比特率系列劃分為不同的等級(jí)， 在各個(gè)數(shù)字復(fù)用等級(jí)上的復(fù)用設(shè)備就是將數(shù)個(gè)低等級(jí)比特率的信號(hào)源復(fù)接成一個(gè)高等級(jí)比特率的數(shù)字信號(hào)。 第4章 增量調(diào)制 在國際上， CCITT為了便于國際通信的發(fā)展， 推薦了兩類群路比特率系列和數(shù)字復(fù)接等級(jí)。 兩類數(shù)字速率系列和數(shù)字復(fù)接等級(jí)如表5 - 1和圖5 - 1所示。 第4章 增量調(diào)制 表51 兩種數(shù)字系列速率 第4章 增量調(diào)制 圖51 數(shù)字復(fù)接等級(jí)示意圖154

20、4 kb/s6312 kb/s24307445441641332064 kb/s97728 kb/s44736 kb/s8448 kb/s2048 kb/s34368 kb/s139264 kb/s564992 kb/s1.5 M系列2 M系列復(fù)接等級(jí)64 kb/s第4章 增量調(diào)制 北美和日本采用的系列和相應(yīng)數(shù)字復(fù)接等級(jí)是1.544Mb/s（基群）、6.312Mb/s（二次群）等，簡稱為1.5M系列。歐洲各國和我國都采用的系列和相應(yīng)數(shù)字復(fù)接等級(jí)是2.048Mb/s（基群）、8.488Mb/s（二次群）等，即所謂的2M系列。 CCITT建議中大多數(shù)都是逐級(jí)復(fù)接，即采用N（N+1）方式復(fù)接等級(jí)。比

21、如二次群復(fù)接為三次群（N=2），三次群復(fù)接為四次群（N=3）。也有采用N（N+2）方式復(fù)接，比如由二次群直接復(fù)接為四次群（N=2）。第4章 增量調(diào)制 采用2Mb/s基群數(shù)字速率系列和復(fù)接等級(jí)具有如下一些好處： (1)復(fù)接性能好，對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)結(jié)構(gòu)沒有任何限制，即比特獨(dú)立性較好； (2)信令通道容量大； (3)同步電路搜捕性能較好（同步碼集中插入）； (4)復(fù)接方式靈活，可采用N（N+1）和N（N+2）兩種方式復(fù)接； (5)2Mb/s系列的幀結(jié)構(gòu)與數(shù)字交換用的幀結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的，便于向數(shù)字交換統(tǒng)一化方向發(fā)展。第4章 增量調(diào)制 5.1.3 PCM基群幀結(jié)構(gòu) 從第3章中我們知道，國際上通用的PCM有兩種

22、標(biāo)準(zhǔn)，即A律與律PCM，其編碼規(guī)則與幀結(jié)構(gòu)均不相同。由于抽樣頻率為8000Hz，故每幀的長度應(yīng)為125s。在A律PCM基群中，一幀共有32個(gè)時(shí)間間隔，稱為時(shí)隙。各個(gè)時(shí)隙從031順序編號(hào)，分別記作TS0、TS1、TS2、TS31，其中TS1TS15和TS17TS31這30個(gè)路時(shí)隙用來傳送30路電話信號(hào)的8位編碼碼組，TS0分配給幀同步，TS16專用于傳送話路信令。每個(gè)路時(shí)隙包含8位碼，占時(shí)3.91s，每位碼占0.488s，一幀共含256個(gè)碼元，幀結(jié)構(gòu)如圖52所示。 第4章 增量調(diào)制 圖52 PCM基群幀結(jié)構(gòu) 10 01 1 0 1 1000 0XX X1 1X X X X Xab cd ab c

23、dF15F0F1F2F15F0TS31TS17TS16TS15TS1TS01幀32時(shí)隙125 s同步時(shí)隙信令時(shí)隙話路時(shí)隙幀同步碼組復(fù)幀同步碼組1時(shí)隙8位碼3.91 sF0幀F(xiàn)15幀第 n路 信令第 n15路信令偶 幀奇 幀A1A2X1X2X3X4X5X6X7X8A1：幀對(duì)局告警用 A2：復(fù)幀對(duì)局告警用 1 ：留給國際用，暫定為1 X ：傳數(shù)據(jù)用1復(fù)幀16子幀2 ms第4章 增量調(diào)制 幀同步碼組為10011011，它是每隔一幀插入TS0的固定碼組，接收端識(shí)別出幀同步碼組后，即可建立正確的路序。其中第一位碼“1”保留作國際電話間通信用。在不傳幀同步的奇數(shù)幀TS0的第2位固定為1，以避免接收端錯(cuò)誤識(shí)

24、別為幀同步碼組。 在傳送話路信令時(shí)，可以將TS16所包含的總比特率64kbs集中起來使用，稱為共路信令傳送，也可以按規(guī)定的時(shí)間順序分配給各個(gè)話路，直接傳送各話路所需的信令，稱為隨路信令傳送。第4章 增量調(diào)制 采用共路信令傳送方式時(shí)，必須將16個(gè)幀構(gòu)成一個(gè)更大的幀，稱為復(fù)幀。復(fù)幀的重復(fù)頻率為500Hz，周期2.0ms。復(fù)幀中各幀順次編號(hào)為F0，F(xiàn)1，F(xiàn)15。其中F0的TS16前4位碼用來傳送復(fù)幀同步碼組0000，F(xiàn)1F15的TS16用來傳送各話路的信令。每個(gè)信令用4位碼組來表示，因此，每個(gè)TS16時(shí)隙可以傳送兩路信令這種幀結(jié)構(gòu)中每幀共有32個(gè)路時(shí)隙，但真正能用于傳送電話或數(shù)據(jù)的時(shí)隙只有30路，因

25、此有時(shí)稱為3032路基群。第4章 增量調(diào)制 采用律的24路基群則用另一種幀結(jié)構(gòu)。每幀長193個(gè)碼元，其中第193位碼用作同步碼，每個(gè)路隙也由8位碼元構(gòu)成。其中每6幀第8位碼用來傳送隨路信令。12幀構(gòu)成一個(gè)復(fù)幀，復(fù)幀周期為1.5ms。12幀中奇數(shù)幀的第193位碼元構(gòu)成101010幀同步碼組。而偶數(shù)幀的第193位碼元構(gòu)成復(fù)幀同步碼000111。這種幀結(jié)構(gòu)同步建立時(shí)間（又稱為同步捕捉時(shí)間）要比PCM3032幀結(jié)構(gòu)長，因?yàn)橥酱a組分散地配置在相同間隔的各幀內(nèi)。此外，每幀長度為193碼元，不是2的整數(shù)倍。實(shí)現(xiàn)上也不如3032制式合理方便。 第4章 增量調(diào)制 5.1.4數(shù)字復(fù)接的原理與分類 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)主

26、要由數(shù)字復(fù)接器和分接器組成。復(fù)接器是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的支路（低次群）按時(shí)分復(fù)用方式合并成一個(gè)單一的高次群，其設(shè)備由定時(shí)、碼速調(diào)整和復(fù)接單元等組成；分接器的功能是把已合路的高次群數(shù)字信號(hào)分解成原來的低次群數(shù)字信號(hào)，它是由同步、定時(shí)和碼速恢復(fù)等單元組成,系統(tǒng)框圖見圖53。第4章 增量調(diào)制 圖53 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)框圖 定時(shí)碼速調(diào)整復(fù)接定時(shí)恢復(fù)分接同步復(fù)接器分接器高次群外時(shí)鐘(1)(2)(3)(4)支路低次群(1)(2)(3)(4)支路低次群第4章 增量調(diào)制 復(fù)接器在各支路數(shù)字信號(hào)復(fù)接之前需要進(jìn)行碼速調(diào)整，即對(duì)各輸入支路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行頻率和相位調(diào)整，使其各支路輸入碼流速率彼此同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)同步后

27、，復(fù)接器方可將低次群碼流復(fù)接成高次群碼流。由此可得出如下復(fù)接條件：被復(fù)接的各支路數(shù)字信號(hào)彼此之間必須同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)同步方可復(fù)接。根據(jù)此條件劃分的復(fù)接方式可分為：同步復(fù)接、異源（準(zhǔn)同步）復(fù)接、異步復(fù)接三種。 第4章 增量調(diào)制 (1)同步復(fù)接。被復(fù)接的各輸入支路之間，以及同復(fù)接器之間均是同步的，此時(shí)復(fù)接器便可直接將低支路數(shù)字信號(hào)復(fù)接成高速的數(shù)字信號(hào)。這種復(fù)接就稱為同步復(fù)接。由此可見，這種復(fù)接方式無需進(jìn)行碼速調(diào)整、有時(shí)只需進(jìn)行相位調(diào)整或根本不需要任何調(diào)整便可復(fù)接。第4章 增量調(diào)制 (2)異源（準(zhǔn)同步）復(fù)接。被復(fù)接的各輸入支路之間不同步，并與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)也不同步：但是各輸入支路的標(biāo)稱速率

28、相同，也與復(fù)接器要求的標(biāo)稱速率相同（速率的變化范圍在規(guī)定的容差范圍內(nèi)，基群為2048kb/s50ppm，二次群為8448kb/s30ppm，1ppm=10-6）,但仍不滿足復(fù)接條件，復(fù)接之前還需要進(jìn)行碼速調(diào)整，使之滿足復(fù)接條件再進(jìn)行復(fù)接。這種復(fù)接方式就稱為異源復(fù)接或準(zhǔn)同步復(fù)接。第4章 增量調(diào)制 (3) 異步復(fù)接。被復(fù)接的各輸入支路之間及與復(fù)接器的定時(shí)信號(hào)之間均是異步的，其頻率變化范圍不在允許的變化范圍之內(nèi)，也不滿足復(fù)接條件，必須進(jìn)行碼速調(diào)整方可進(jìn)行復(fù)接。這種復(fù)接方式稱為異步復(fù)接。 由以上可見，異源和異步復(fù)接方式都必須進(jìn)行碼速調(diào)整，滿足復(fù)接條件后方可復(fù)接。第4章 增量調(diào)制 絕大多數(shù)國家將低次群復(fù)

29、接成高次群時(shí)都采用異源復(fù)接方式。這種復(fù)接方式的最大特點(diǎn)是各支路具有自己的時(shí)鐘信號(hào)，其靈活性較強(qiáng)。碼速調(diào)整單元電路不太復(fù)雜，而異步復(fù)接的碼速調(diào)整單元電路卻要復(fù)雜得多，要適應(yīng)碼速大范圍的變化，需要大量的存儲(chǔ)器方能滿足要求。同步復(fù)接目前用于高速大容量的同步數(shù)字系列中。第4章 增量調(diào)制 對(duì)滿足復(fù)接條件的低速支路碼流進(jìn)行復(fù)接時(shí)，根據(jù)碼流的具體匯接方式可分為：逐位（逐比特）復(fù)接，按碼字復(fù)接，按幀復(fù)接三種方式。 (1)逐位復(fù)接。復(fù)接器每次復(fù)接一個(gè)支路的一比特信號(hào)，依次輪流復(fù)接各支路信號(hào)，這種復(fù)接就稱為逐位（逐比特）復(fù)接。如圖54（a）所示是4個(gè)PCM30/32路基群的TS1時(shí)隙（CH1話路）的碼字情況，圖5

30、4（b）是按位復(fù)接后的二次群中各支路數(shù)字碼排列情況。按位復(fù)接簡單易行，且對(duì)存儲(chǔ)器容量要求不高。其缺點(diǎn)是對(duì)信號(hào)交換不利。第4章 增量調(diào)制 (2)按碼字復(fù)接。復(fù)接器每次復(fù)接一個(gè)支路的一個(gè)碼字（8bit），依次復(fù)接各支路的信號(hào)，這種復(fù)接就稱為按碼字復(fù)接。圖54（c）是按碼字復(fù)接情況，對(duì)基群來說，一個(gè)碼字有8位碼，它是將8位碼先存起來，在規(guī)定的時(shí)間一次復(fù)接，四個(gè)支路輪流復(fù)接。這種方法有利于數(shù)字電話交換，但要求有較大的存儲(chǔ)容量。第4章 增量調(diào)制 (3)接幀復(fù)接。就是復(fù)接器每次復(fù)接一個(gè)支路的一幀信號(hào)，依次復(fù)接各支路的信號(hào)，這種復(fù)接稱為按幀復(fù)接。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)接時(shí)不破壞原來的幀結(jié)構(gòu)，有利于交換，但需要更

31、大的存儲(chǔ)容量，目前極少應(yīng)用。早期采用的復(fù)接方式多為異源逐位復(fù)接方式。目前正逐漸向按字復(fù)接的方向發(fā)展。第4章 增量調(diào)制 圖54 兩種復(fù)接方式示意圖10110011第 (1) 路PCM30/32基群第 (2) 路PCM30/32基群第 (3) 路PCM30/32基群第 (4) 路PCM30/32基群(a) 一次群(b) 二次群(按位復(fù)接)(c) 二次群(按字復(fù)接)第4章 增量調(diào)制 通過上述介紹，我們可以看到“復(fù)用”與“復(fù)接”的區(qū)別：PCM復(fù)用是對(duì)多路（電話）信號(hào)在一個(gè)定長的時(shí)間內(nèi)（幀）完成的PCM和TDM全過程。而復(fù)接是對(duì)多路數(shù)字信號(hào)（數(shù)字流或碼流）在一個(gè)定長的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的碼元壓縮與安排，它只負(fù)責(zé)

32、把多路數(shù)字信號(hào)安排（復(fù)用）在給定的時(shí)間內(nèi)，而不需要再進(jìn)行抽樣、量化和編碼的PCM過程，從而減少了對(duì)每路信號(hào)的處理時(shí)間，降低了對(duì)器件和電路的要求，實(shí)現(xiàn)了大路數(shù)（高次群）信號(hào)的“時(shí)分復(fù)用”。 第4章 增量調(diào)制 復(fù)接的原理就是改變各低速數(shù)字流的碼元寬度，并把它們重新編排在一起，從而形成一個(gè)高速數(shù)字流。從表面上看，復(fù)接是一種合成，但其本質(zhì)仍然是一種時(shí)分復(fù)用的概念。為了與PCM復(fù)用相區(qū)別，所以稱之為“復(fù)接”。另外要注意，PCM復(fù)用是針對(duì)模擬信號(hào)的，而數(shù)字復(fù)接是以數(shù)字信號(hào)為對(duì)象的，盡管數(shù)字復(fù)接的任務(wù)是把低速PCM碼流（低次群）變換成高速PCM碼流（高次群）。從功能上看，數(shù)字復(fù)接強(qiáng)調(diào)的是把多路低速數(shù)字號(hào)變?yōu)?/p>

33、一路高速數(shù)字信號(hào)，其目的類似于模擬通信中的頻分復(fù)用，都是要提高通信系統(tǒng)的通信容量和傳輸信道的利用率。 第4章 增量調(diào)制 5.2 同步數(shù)字序列同步數(shù)字序列SDH簡介簡介 5.2.1 SDH的提出 數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用是從市話中繼傳輸開始的，為了適應(yīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用而選擇了準(zhǔn)同步復(fù)用方式。鑒于當(dāng)時(shí)可利用的傳輸媒介主要是電纜，其頻帶寬度有限，因此，盡量減小幀中的開銷以節(jié)約頻帶資源便成為選擇各級(jí)速率的一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)，并由此形成了28-34140Mb/s的準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）。美、日等國則采用基于1.5Mb/s的PDH。第4章 增量調(diào)制 程控?cái)?shù)字交換的引入使數(shù)字通信的應(yīng)用從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸發(fā)展為綜合數(shù)字網(wǎng)。以光

34、纖為代表的大容量傳輸技術(shù)的進(jìn)步，要求PDH向更高速率發(fā)展。而隨著電信網(wǎng)的發(fā)展和用戶要求的提高，傳統(tǒng)準(zhǔn)同步（PDH）系統(tǒng)暴露出了一些固有的缺點(diǎn)，其表現(xiàn)為： (1)PDH是逐級(jí)復(fù)用的，當(dāng)要在傳輸節(jié)點(diǎn)從高速數(shù)字流中分出支路信號(hào)時(shí)，需配備背對(duì)背的各級(jí)復(fù)分接器，分支插入電路不靈活。 (2)PDH各級(jí)信號(hào)的幀中預(yù)留的開銷比特很少，不利于傳送操作管理和維護(hù)（OAM）信息，不適應(yīng)電信管理網(wǎng)（TMN）的需要。第4章 增量調(diào)制 (3)PDH中1.5Mb/s與2Mb/s兩大系列難以兼容互通。 (4)更高次群如繼續(xù)采用PDH將難以實(shí)現(xiàn)。 (5) PDH在各支路信號(hào)同源時(shí)仍需塞入脈沖來調(diào)整速率，不利于向BISDN發(fā)展。

35、 (6)歐洲、北美和日本等地區(qū)和國家規(guī)定的話音信號(hào)編碼速率不同，給國際間的互通造成不便。 20世紀(jì)80年代以來，光纖通信獲得廣泛應(yīng)用，并以其優(yōu)良的寬帶特性、傳輸性能和低廉的價(jià)格而逐漸成為電信網(wǎng)的主要傳輸手段。 第4章 增量調(diào)制 目前，光纖通信技術(shù)的進(jìn)展極為迅速，其傳輸容量越來越大，但就其潛力而言也僅僅是開發(fā)了很小的一部分，因此，帶寬的節(jié)省不再是選擇速率的主要依據(jù)，重要的是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用的靈活性、可靠性、維護(hù)管理的方便性以及對(duì)未來發(fā)展的適應(yīng)性?；谶@一想法并針對(duì)PDH的缺點(diǎn)，美國Bellcore公司在1985年提出了同步光纖網(wǎng)（SONET）的設(shè)想，在此基礎(chǔ)上，CCITT于1988年提出SDH的建議，并

36、于1990年和1992年兩次修訂完善，形成了一套SDH的標(biāo)準(zhǔn)。第4章 增量調(diào)制 SDH的基礎(chǔ)設(shè)備是同步傳送模塊（STM），它的第一級(jí)稱為STM1，它實(shí)際上是一個(gè)帶有線路終端功能的準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)用器，它將63個(gè)2Mb/s信號(hào)，或3個(gè)34Mb/s信號(hào)，或1個(gè)140Mb/s信號(hào)復(fù)用或適配為155520kb/s（簡稱155Mb/s），在155Mb/s信號(hào)中預(yù)留了相當(dāng)多的開銷比特。從155Mb/s往上則完全采用同步字節(jié)復(fù)用，從而形成速率為622080Mb/s的STM4和速率為2488320kb/s的STM16，更高速率的STMN尚待標(biāo)準(zhǔn)化。 第4章 增量調(diào)制 STM設(shè)備除了可作為復(fù)用器和線路終端設(shè)備外，還

37、可組成分插復(fù)用設(shè)備（ADM）和數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC），以它們?yōu)榛A(chǔ)即可構(gòu)成SDH傳送網(wǎng)。CCITT除了對(duì)SDH速率和復(fù)用結(jié)構(gòu)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，還對(duì)SDH傳送網(wǎng)分層模型、保持與恢復(fù)方法、定時(shí)同步原則、網(wǎng)絡(luò)管理與性能以及引入策略等進(jìn)行了規(guī)范。世界上主要的電信制造公司正在加速開發(fā)SDH產(chǎn)品，一些電信主管部門已規(guī)劃并已開始建設(shè)SDH傳送網(wǎng)，可以預(yù)期它的發(fā)展將會(huì)很快，并完全取代PDH傳輸網(wǎng)。第4章 增量調(diào)制 5.2.2 SDH的幀結(jié)構(gòu) 1SDH的幀結(jié)構(gòu) SDH最基本、最重要的數(shù)據(jù)塊為同步傳輸模塊STM1。更高級(jí)別的STMN信號(hào)則是將STM1按同步復(fù)用，經(jīng)字節(jié)間插后形成的。STM1矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)如圖55所

38、示，它由兩部分組成：比特開銷和信息凈負(fù)荷。第4章 增量調(diào)制 STM1幀結(jié)構(gòu)由9行、270列組成。每列寬一個(gè)字節(jié)即8比特，開始9列為開銷所用，其余261列則為有效負(fù)荷即數(shù)據(jù)存放地。整個(gè)幀容量為（261+9）9=2430字節(jié)，相當(dāng)于2430819440比特。幀傳輸速率為8000幀秒，即125s為一幀，因而STM1傳輸速率為194408000=155.520Mb/s，其它較高級(jí)別的碼速都是STM1碼速的正整數(shù)倍；如表5-2所示，目前只定義了1、4、16級(jí)，STM64尚待研究中。第4章 增量調(diào)制 圖55 STM1幀結(jié)構(gòu) z8926190SOHAU PRTSOH信息凈負(fù)荷x(byte)y(byte)第4

39、章 增量調(diào)制 表52 STM系列表 速率等級(jí)速率（Mb/s)STM-1155.520STM-4622.080STM-162488.320STM-649953.280第4章 增量調(diào)制 STM1幀結(jié)構(gòu)字節(jié)的傳送是從左到右，從上到下按行進(jìn)行，首先傳送幀結(jié)構(gòu)左上角第一個(gè)8比特字節(jié)，依次傳遞，直到9270個(gè)字節(jié)都送完，再轉(zhuǎn)入下一幀。 2比特開銷 比特開銷由段開銷（SOH）和指針組成。段開銷（SOH）中98矩陣提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)和管理所需的附加字節(jié)。對(duì)STM1而言，每幀有8972個(gè)字節(jié)（576bit）用于段開銷，所占比例幾乎為3%，可見段開銷是相當(dāng)豐富的，這是SDH的重要特點(diǎn)之一。 第4章 增量調(diào)制 SD

40、H的比特開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）,如圖56所示。下面分別敘述SOH和PTR的各項(xiàng)功能。 在SDH中，13行分給RSOH，59行分給MSOH。RSOH可以在再生中繼器接入，也可以在終端設(shè)備中接入。MSOH則只能在終端設(shè)備中接入。 （1）幀定位字（A1、A2）。幀定位字 用來識(shí)別幀的起始位置。A1、A2具有確定的H進(jìn)制數(shù)據(jù)。A1為11110110，A2為00101000。在STM1幀內(nèi)集中安排六個(gè)幀定位字，占幀長的0.25%，誤碼率為 (1/2)683.5510-15，因此幀失步概率大大減小。第4章 增量調(diào)制 （2）STM體系識(shí)別符（C1）。 SDH中的C1字節(jié)用來識(shí)別每個(gè)STM1信號(hào)在STMN復(fù)用信號(hào)中的位置，解復(fù)用時(shí)，只需依據(jù)C1即可較快實(shí)現(xiàn)正確分路。 （3）數(shù)據(jù)通信通路（DCC）D1D12。 SDH中的DCC用來構(gòu)成SDH管理網(wǎng)（SMN）的傳送鏈路。PDH中也有控制通路，但都是專用的，外界無法接入。SDH中的DCC則是通用的，具備所有網(wǎng)絡(luò)單元，其中D1D3字稱為再生段DCC，用于再生段終端間交流OAM信息，速率為643192（kb/s）；D4D12字符為復(fù)用段DCC，用于復(fù)用段終端間交流OAM信息，傳輸速率為576kb