數(shù)字通信第2章-數(shù)字終端技術課件

第2章數(shù)字終端技術1)抽樣的概念及抽樣定理；

2)量化的概念、PCM編解碼的概念及實現(xiàn)方法；

3)自適應差值脈碼的調制與解調(ADPCM)實現(xiàn)方法；

4)時分復用的概念及時分多路復用系統(tǒng)的構成；

5)PCM30/32路系統(tǒng)的時隙分配及幀結構方式；

6)PCM高次群數(shù)字復接的概念及復用系統(tǒng)的構成。

2.1脈沖編碼調制

2.1.1抽樣

2.1.2量化

2.1.3編碼

2.1.4再生第2章數(shù)字終端技術2.1.5解碼

2.1.6濾波

2.2PCM編解碼器

2.2.1單片編解碼器的結構

2.2.2Intel2914單路編解碼器

2.2.3PCM系統(tǒng)中的噪聲

2.3自適應差值脈沖編碼調制

2.3.1增量調制

2.3.2差值脈沖編碼調制

2.3.3自適應差值脈沖編碼調制的原理

2.4時分復用原理第2章數(shù)字終端技術2.4.1時分多路復用、幀結構的基本概念

2.4.230/32路PCM基群幀結構

2.4.330/32路PCM基群終端機的構成及性能指標

2.4.4PCM高次群

7.30/32路PCM系統(tǒng)是全系統(tǒng)共分為32個時隙，其中30個時隙用來傳送30路語音信息，一個路時隙，即TS0用來傳送幀同步碼；另一個路時隙，即TS16用來傳送30路個話路的信令信號。2.1脈沖編碼調制圖2-2PCM單路抽樣、量化、編碼波形圖2.1.1抽樣圖2-3抽樣時的樣值序列波形圖2.1.1抽樣圖2-4抽樣時的樣值序列頻譜1)當B≤fL＜2B時，如果滿足以下條件:2.1.1抽樣2)當2B≤fL＜3B時，如能滿足以下條件：

3)當nB≤fL＜(n+1)B時，即一般情況,如圖2-5c所示，抽樣頻率應滿足下列條件:圖2-5帶通型信號的抽樣頻率選擇2.1.1抽樣解：B=fＨ－fL=(552－312)ｋＨｚ=240kHｚ2.1.2量化圖2-6量化的原理2.1.2量化圖2-7非均勻量化的原理示意圖1.A律壓縮特性2.1.2量化圖2-8A律壓縮特性2.十三折線特性2.1.2量化1)A值要大，對改善小信號的信噪比有利。圖2-9十三折線法2.1.2量化2)易于用數(shù)字電路實現(xiàn)，X軸上相鄰段落的段距近似按2的冪次分段，Y軸仍按均勻分段。2.1.3編碼1.組成碼字的碼位安排

1)信號樣值有正負，用一位以“1”和“0”來分別表示信號的正和負，稱這位碼為極性碼。

2)A律13折線壓縮律有8個大段，每個折線段的長度各不相同，第①段和第②段長度最短,為1／128。

3)由于各段的長度不同，再把它等分為16小段后，每一小段所具有的量化值也不同。表2-1各折線長度及段內量化階2.1.3編碼表2-2段落電平關系表2.編碼的碼型2.1.3編碼表2-3自然二進制碼與折疊二進制碼比較2.1.3編碼3.逐次反饋編碼原理下面來說明逐次比較型編碼的原理，編碼器的任務就是要根據(jù)輸入的樣值脈沖編出相應的8位二進制代碼。我們來研究A律13折線逐次反饋型編碼方法。這種編碼方法是由整流極性判決、求和比較、局部解碼等主要部件實現(xiàn)的，逐次反饋型編碼框圖如圖210所示2.1.3編碼圖2-10逐次反饋型編碼框圖2.1.4再生圖2-11再生中繼器框圖(１)均衡放大對收到的已失真PCM信號進行整形和放大，在一定程度上補償了幅度和相位失真。2.1.4再生(２)定時電路定時電路從均衡放大輸出中提取一個周期脈沖序列，以便在均衡放大的輸出信噪比最大時刻對已均衡的信號進行取樣。

(３)識別再生由一個門限參考電平，在取樣時刻，當均衡波形幅度大于門限電平時，就判為“有”，于是產生一個新的不失真的脈沖，送入信道。2.1.5解碼解碼器根據(jù)A律13折線壓擴律將輸入并行PCM碼進行數(shù)／模變換還原為PAM信號，簡稱D／A變換器。解碼與編碼一樣，有幾種形式，有混合型及級聯(lián)型，目前多采用權電流網絡型，這里主要討論這種形式的解碼網絡。圖2-12所示為電阻網絡型解碼方式框圖。

(１)記憶電路它的作用是將輸入的PCM串行碼變成同時輸出的并行碼。

(２)7／12碼變換電路它的作用是將7位非線性碼變成12位的線性碼。

(３)極性控制電路檢出極性碼元，以便使恢復出來的PAM信號能夠極性還原。

(４)寄存讀出電路這是解碼器特有的。2.1.5解碼(５)恒流源及電阻網絡它輸出的電流值就是所恢復的信號量化樣值，并有12位線性碼控制“恒流源及電阻網絡”的開關。圖2-12電阻網絡型解碼方式框圖2.1.6濾波這是接收機最后的一次操作，將譯碼器的輸出經過一個截止頻率為信息帶寬W的低通濾波器，就可以取出原來的信號。假如在傳輸過程中沒有誤碼，那么恢復出來的信號除了量化噪聲以外，就沒有其他噪聲了。2.2PCM編解碼器早期的PCM系統(tǒng)，由于集成電路價格昂貴，大多采用公用的編解碼器。但公用的PCM方式存在缺點：話路間有串擾，更為嚴重的是，當公用的編解碼器出現(xiàn)故障，多路用戶就不能通話，系統(tǒng)可靠性差。近年來，隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，集成電路的成本已大幅度下降。特別是采用了單路編、解碼器，不僅提高了設備的可靠性，也使設備小型化，功耗降低，而且能夠更方便地與數(shù)字交換機直接連接。本節(jié)以應用較多的Intel公司的芯片為例，介紹幾種芯片結構。2.2.1單片編解碼器的結構圖2-13單片編解碼器的一種基本框圖1.控制單元2.2.1單片編解碼器的結構2.編碼單元

3.解碼單元

解碼單元由輸入寄存器、保持放大以及控制單元的DAC等組成。由PCM母線來的接收數(shù)字信號由“PCM輸入”端引入，經輸入寄存器將串行碼轉換為并行碼輸出，然后在控制邏輯電路的控制下，經DAC和保持放大后，從“模擬輸出”端輸出PAM信號。從PCM母線輸入到本路編解碼器的路時隙由接收幀同步脈沖FSR控制，從PCM母線輸入到本路編解碼器的比特速率由收時鐘控制。2.2.2Intel2914單路編解碼器1.Intel

1)編解碼器與濾波器做在同一芯片上，從而增大了芯片的集成度。

2)兩種工作速率

①固定數(shù)據(jù)速率工作方式：時鐘頻率為1.536MHｚ、1.544MHｚ和2.048MHｚ。

②可變速率工作方式：64kHｚ～4.096MHｚ，即可在工作中動態(tài)地將編解碼器速率從64Ｋbit/s變化到4096Ｋbit/s。

③由引腳控制選擇芯片工作在μ律或A律。

④低功耗：備用狀態(tài)典型功耗為10mW。工作狀態(tài)典型功耗為170mW。

⑤有極好的電源紋波抑制能力。2.2.2Intel2914單路編解碼器3)Ｉｎｔｅｌ2914引腳排列及功能，Intel2914的引腳排列見表2-4。

2.內部結構原理圖2-142914內部結構框圖2.2.2Intel2914單路編解碼器表2-4Intel2914單片引腳功能2.2.2Intel2914單路編解碼器表2-4Intel2914單片引腳功能2.2.2Intel2914單路編解碼器3.Intel

1)傳輸系統(tǒng)的音頻終端設備，如各種容量的數(shù)字終端機和復用轉換設備；

2)用戶環(huán)路系統(tǒng)和數(shù)字交換機的用戶系統(tǒng)、用戶集線器等；

3)用戶終端設備，如數(shù)字電話機；

4)綜合業(yè)務數(shù)字網的用戶終端。圖2-15單路編解碼器在數(shù)字交換機用戶中的應用2.2.3PCM系統(tǒng)中的噪聲1)加性噪聲：由信道加性噪聲引起的輸出噪聲。

2)量化噪聲：它是在發(fā)射機中進行量化時產生的，并一直作用到接收機的輸出。2.3自適應差值脈沖編碼調制

2.3.1增量調制圖2-16ΔＭ的圖解2.3.2差值脈沖編碼調制圖2-17DPCM原理框圖2.3.3自適應差值脈沖編碼調制的原理1.自適應量化圖2-18ADPCM前饋自適應量化2.3.3自適應差值脈沖編碼調制的原理圖2-19ADPCM反饋自適應量化2.自適應預測2.4時分復用原理

2.4.1時分多路復用、幀結構的基本概念圖2-203路PCM時分復用的示意圖2.4.1時分多路復用、幀結構的基本概念圖2-21時分復用系統(tǒng)的示意圖2.4.1時分多路復用、幀結構的基本概念圖2-22Ｎ路時分復用信號的時隙分配關系2.4.230/32路PCM基群幀結構圖2-23幀和復幀結構1)TS1～TS15、TS17～TS31為30話路時隙。2.4.230/32路PCM基群幀結構2)TS0為幀同步碼，監(jiān)視碼時隙。

3)TS16為信令時隙(振鈴、占線等各種標志信號)。2.4.330/32路PCM基群終端機的構成及性能指標圖2-2430／32路PCM基群終端機的骨干框圖2.4.330/32路PCM基群終端機的構成及性能指標圖2-25發(fā)定時系統(tǒng)波形2.4.330/32路PCM基群終端機的構成及性能指標圖2-26單路編解碼片構成的30／32路PCM框圖2.4.4PCM高次群圖2-２７ＩＴＵ-Ｔ建議的數(shù)字ＴＤＭ等級結構1.語音數(shù)字通信的基本構成方式是發(fā)送端將模擬電信號經模/數(shù)轉換后送往信道傳輸，在接收端將接收到的數(shù)字信號再經數(shù)/模轉換即可還原成模擬的語音電信號。

2.抽樣是把時間上連續(xù)的模擬信號變成一系列時間上離散的抽樣值的過程。2.4.4PCM高次群3.抽樣是把一個時間上連續(xù)的信號變換成時間離散的信號，而量化是抽樣信號的幅度離散化的過程，利用預先規(guī)定的有限個電平來表示模擬信號抽樣值的過程稱為量化。

4.編碼是把量化后的信號電平值變換成二進制碼組的過程，其逆過程稱為解碼或譯碼。

5.DPCM系統(tǒng)的編碼對象是樣值的差值。

6.多路復用的傳輸方式是多個信號在同一條信道上傳輸。經常不斷地學習,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量S