实验五两路 PCM 时分复用实验.docx
实验二十两路PCM时分复用实验一、实验目的1、掌握时分复用的概念。2、了解时分复用的构成及工作原理。3、了解时分复用的优点与缺点。4、了解时分复用在整个通信系统中的作用。二、实验内容对两路模拟信号进行PCM编码，然后进行复用，观察复用后的信号 三、实验器材1、信号源模块一块2、号模块一块3、号模块一块4、20M双踪示波器一台5、连接线若干6、耳麦一副 四、实验原理在数字通信中，PCM、AM、ADPCM或者其它模拟信号的数字化，一般都采用时分复用 方式来提高信道的传输效率。所谓复用就是多路信号（语音、数据或图像信号）利用同一个信 道进行独立的传输。如利用同一根同轴电缆传输1920路电话，且各路电话之间的传递是相 互独立的，互不干扰。时分复用（TDM）的主要特点是利用不同时隙来传递各路不同信号，时分复用是建立在抽 样定理基础上的，因为抽样定理是连续（模拟）的基带信号有可能在被时间上离散出现的抽 样脉冲所代替。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。 利用这些空隙便可以传输其他信号的抽样值，因此，就可能用一条信道同时传送若干个基带 信号,并且每一个抽样值占用的时间越短，能够传输的路数也就越多。TDM与FDM （频分 复用）原理的差别在于：TDM在时域上是各路信号分割开来的；但在频域上是各路信号混叠在一 起的。FDM在频域上是各路信号分割开来的；但在时域上是混叠在一起的。TDM的方法有两个突出的优点：（1）多路信号的汇合与分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。（2）信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真与高次谐波，引起路际串话，因此， 对信道的非线性失真要求很高；而TDM系统的非线性失真要求可降低。然而，TDM对信道中时钟相位抖动及接收端与发送端的时钟同步问题则提出了较高要求。 所谓同步是指接收端能正确地从数据流中识别各路序号。为此，必须在每帧内加上标志信号（称为帧同步信号）。它可以是一组特定的码组，可以是特定宽度的脉冲。在实际通信系统 中还必须传送命令以建立通信连接，如传送电话通信中的占线、摘机与挂机信号以及振铃信号 等命令。上述所有信号都是时间分割，按某种固定方式排列起来，称为帧结构。采用TDM制的数字通信系统，在国际上已逐步建立起标准。原则上是先把一定路数电话 语音复合成一个标准数据流（称为基群），然后再把基群数据流采用同步或准同步数字复接 技术，汇合成更高速的数据信号，复接后的序列中按传输速率不同，分别成为一次群、二次群、 三次群、四次群等等。图20-1两个信号的时分复用本实验单元由PCM编码电路，复接器，解复接器，PCM译码电路，话路终端电路组成。PCM编译码原理在脉冲编码调制实验中已作详细介绍，下面主要介绍复用原理。解复用原理和话路 终端电路。1、时分复用原理我国使用的PCM系统，规定采用PCM30/32路的帧结构，如图20-2所示。复帧结构帧结构偶*。奇顿TSO图 20-2 PCM 基群帧结构抽样频率f s为8kHz，所以帧长度Ts=1/8 kHz=125以s。一帧分为32个时隙，其中30个时隙供30个用户（即30路话）使用，即TS1TS15和TS17TS31为用户时隙。因为 采用的 是13折线A律编码，因此所有的时隙都是采用8位二进制码。TS0是帧同步时隙，TS16 是信令时隙。帧同步码组成为*0011011，它是在偶数帧中TS0的固定码组，接收端根据此码组 建立正确的路序，即实现帧同步。其中的第一位码元'*”供国际间通信用。奇数帧中TS0不 作为帧同步用，供其他用途。TS16用来传送话路信令。话路信令有两种：一种是共路信令， 另一种是随路信令。若将总比特率为64kbps的各TS16统一起来使用，称为共路信令传输， 这里必须将16个帧构成一个更大的帧，称之为复帧。若将TS16按时间顺序分配给各个话路， 直接传送各话路的信令，称之随路信令传送。此时每个信令占4bit，即每个TS16含两路信令。根据以上帧结构，我们不难看到，PCM30/32系统传码率为RBP = sf x xN=8000x32x8=2.048Mbps n式中sf为抽样率n为一帧中所含时隙数N为一个时隙中所含码元数因为码元是二进制，所以该系统传信率RbP=2.048Mbps在本实验中通过FPGA产生的帧同步信号FS1和FS_SEL来使两个 W681512其编码产 生的数据分别在3时隙和可选时隙。其中FS_SEL是由拨码开关来选择27个时隙，十位由一 个两位的拨码开关选择，个位由一个四位的拨码开关选择。如下图：拨码开关拨ON为“1” ，拨OFF为“0”拨码开关所对应的时隙如下表:十位个位所选时隙0000000011第4时隙0001001001第49时隙0010101111第4时隙0100001001第1019时隙0110101111第4时隙1000001001第2029时隙1010101111第4时隙1100000001第3031时隙1100101111第4时隙注：16时隙为信令时隙，不可选时分复用为原魅枢图坂图3A3所示FPGAPt MlPCM2三输入与门校同步码广生.模块帧同步信号产生模块W6S1512W6S1512拨盼开美204£k图戮-3时分宣用原理抵图五、测试点说明1、输入点说明CLK：主时钟输入点，时钟为2.048MbpsPCMAIN；第一路PCM信号输入点PCMBIN；第二路PCM信号输入点2、输出点说明FS0：帧同步码所在0时隙的帧同步信号FS3:第一路PCM信号所在的3时隙的帧同步信号FS_SEL：第二路PCM信号所在时隙的帧同步信号，时隙由432可选（第16时隙除外FJOUT:复接信号输出六、实验步骤（一）PCM时分复用实验1、 将信号源模块和模块2、8固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良 好2、将信号源模块上S4拨为“0100”，S5也拨为“0100”。3、在电源关闭的状态下，按照下表完成实验连线：源蜩口目的端口连线说明归号源：CLK1 (2048K)模埃土 CLK：S4拨为0100".时钟辕入盲号源：CLK2 ( 2048K)模埃队MCLK： BSXS5拨为"0100".时钟输入相号源：技*正弦僚埃 A SIX【Ah SIX 1S-BPW编码输入，言号模块& FS3模埃加FSKA路。1编码帔同步输入模埃土 FS_SEL模埃队FSXBB薜缩码帧同步输入模埃少PCMOUT-A模埃土 PGIAIXA路吒址编码输入信号模埃少PCMDLT-B模块土 PCUBtXB路PCd编泻输入号号4、 将模块8上的拨码开关S1, S2分别设置为0000 0100,用示波器观察模块8上 “FJOUT”处的输出波形，改变拨码开关为其它值，观察输出波形变化情况。5、实验结束关闭电源。七、实验报告要求1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。2、根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。3、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。
