《数字终端技术》PPT课件.ppt

数字通信技术 第2版,主编,第2章数字终端技术,1)抽样的概念及抽样定理；2)量化的概念、PCM编解码的概念及实现方法；3)自适应差值脉码的调制与解调(ADPCM)实现方法；4)时分复用的概念及时分多路复用系统的构成；5)PCM30/32路系统的时隙分配及帧结构方式；6)PCM高次群数字复接的概念及复用系统的构成。2.1脉冲编码调制2.1.1抽样2.1.2量化2.1.3编码2.1.4再生,第2章数字终端技术,2.1.5解码2.1.6滤波2.2PCM编解码器2.2.1单片编解码器的结构2.2.2Intel 2914单路编解码器2.2.3PCM系统中的噪声2.3自适应差值脉冲编码调制2.3.1增量调制2.3.2差值脉冲编码调制2.3.3自适应差值脉冲编码调制的原理2.4时分复用原理,第2章数字终端技术,2.4.1时分多路复用、帧结构的基本概念2.4.230/32路PCM基群帧结构2.4.3 30/32路PCM基群终端机的构成及性能指标2.4.4PCM高次群7.30/32路PCM系统是全系统共分为32个时隙，其中30个时隙用来传送30路语音信息，一个路时隙，即TS0用来传送帧同步码；另一个路时隙，即TS16用来传送30路个话路的信令信号。,2.1脉冲编码调制,图2-2PCM单路抽样、量化、编码波形图,2.1.1抽样,图2-3抽样时的样值序列波形图,2.1.1抽样,图2-4抽样时的样值序列频谱,1)当BfL2B时，如果满足以下条件:,2.1.1抽样,2)当2BfL3B时，如能满足以下条件：3)当nBfL(n+1)B时，即一般情况,如图2-5c所示，抽样频率应满足下列条件:,图2-5带通型信号的抽样频率选择,2.1.1抽样,解：B=ffL=(552312)=240kH,2.1.2量化,图2-6量化的原理,2.1.2量化,图2-7非均匀量化的原理示意图,1.A律压缩特性,2.1.2量化,图2-8A律压缩特性,2.十三折线特性,2.1.2量化,1)A值要大，对改善小信号的信噪比有利。,图2-9十三折线法,2.1.2量化,2)易于用数字电路实现，X轴上相邻段落的段距近似按2的幂次分段，Y轴仍按均匀分段。,2.1.3编码,1.组成码字的码位安排1)信号样值有正负，用一位以“1”和“0”来分别表示信号的正和负，称这位码为极性码。2)A律13折线压缩律有8个大段，每个折线段的长度各不相同，第段和第段长度最短,为1128。3)由于各段的长度不同，再把它等分为16小段后，每一小段所具有的量化值也不同。,表2-1各折线长度及段内量化阶,2.1.3编码,表2-2段落电平关系表,2.编码的码型,2.1.3编码,表2-3自然二进制码与折叠二进制码比较,2.1.3编码,3.逐次反馈编码原理下面来说明逐次比较型编码的原理，编码器的任务就是要根据输入的样值脉冲编出相应的8位二进制代码。我们来研究A律13折线逐次反馈型编码方法。这种编码方法是由整流极性判决、求和比较、局部解码等主要部件实现的，逐次反馈型编码框图如图210所示,2.1.3编码,图2-10逐次反馈型编码框图,2.1.4再生,图2-11再生中继器框图,()均衡放大对收到的已失真PCM信号进行整形和放大，在一定程度上补偿了幅度和相位失真。,2.1.4再生,()定时电路定时电路从均衡放大输出中提取一个周期脉冲序列，以便在均衡放大的输出信噪比最大时刻对已均衡的信号进行取样。()识别再生由一个门限参考电平，在取样时刻，当均衡波形幅度大于门限电平时，就判为“有”，于是产生一个新的不失真的脉冲，送入信道。,2.1.5解码,解码器根据A律13折线压扩律将输入并行PCM码进行数模变换还原为PAM信号，简称DA变换器。解码与编码一样，有几种形式，有混合型及级联型，目前多采用权电流网络型，这里主要讨论这种形式的解码网络。图2-12所示为电阻网络型解码方式框图。()记忆电路它的作用是将输入的PCM串行码变成同时输出的并行码。()712码变换电路它的作用是将7位非线性码变成12位的线性码。()极性控制电路检出极性码元，以便使恢复出来的PAM信号能够极性还原。()寄存读出电路这是解码器特有的。,2.1.5解码,()恒流源及电阻网络它输出的电流值就是所恢复的信号量化样值，并有12位线性码控制“恒流源及电阻网络”的开关。,图2-12电阻网络型解码方式框图,2.1.6滤波,这是接收机最后的一次操作，将译码器的输出经过一个截止频率为信息带宽W的低通滤波器，就可以取出原来的信号。假如在传输过程中没有误码，那么恢复出来的信号除了量化噪声以外，就没有其他噪声了。,2.2PCM编解码器,早期的PCM系统，由于集成电路价格昂贵，大多采用公用的编解码器。但公用的PCM方式存在缺点：话路间有串扰，更为严重的是，当公用的编解码器出现故障，多路用户就不能通话，系统可靠性差。近年来，随着大规模集成电路技术的发展，集成电路的成本已大幅度下降。特别是采用了单路编、解码器，不仅提高了设备的可靠性，也使设备小型化，功耗降低，而且能够更方便地与数字交换机直接连接。本节以应用较多的Intel公司的芯片为例，介绍几种芯片结构。,2.2.1单片编解码器的结构,图2-13单片编解码器的一种基本框图,1.控制单元,2.2.1单片编解码器的结构,2.编码单元3.解码单元解码单元由输入寄存器、保持放大以及控制单元的DAC等组成。由PCM母线来的接收数字信号由“PCM输入”端引入，经输入寄存器将串行码转换为并行码输出，然后在控制逻辑电路的控制下，经DAC和保持放大后，从“模拟输出”端输出PAM信号。从PCM母线输入到本路编解码器的路时隙由接收帧同步脉冲FSR控制，从PCM母线输入到本路编解码器的比特速率由收时钟控制。,2.2.2Intel 2914单路编解码器,1.Intel1)编解码器与滤波器做在同一芯片上，从而增大了芯片的集成度。2)两种工作速率 固定数据速率工作方式：时钟频率为1.536MH、1.544MH和2.048MH。可变速率工作方式：64kH4.096MH，即可在工作中动态地将编解码器速率从64bit/s变化到4096bit/s。由引脚控制选择芯片工作在律或A律。低功耗：备用状态典型功耗为10mW。工作状态典型功耗为170mW。有极好的电源纹波抑制能力。,2.2.2Intel 2914单路编解码器,3)2914引脚排列及功能，Intel 2914的引脚排列见表2-4。2.内部结构原理,图2-142914内部结构框图,2.2.2Intel 2914单路编解码器,表2-4Intel 2914单片引脚功能,2.2.2Intel 2914单路编解码器,表2-4Intel 2914单片引脚功能,2.2.2Intel 2914单路编解码器,3.Intel1)传输系统的音频终端设备，如各种容量的数字终端机和复用转换设备；2)用户环路系统和数字交换机的用户系统、用户集线器等；3)用户终端设备，如数字电话机；4)综合业务数字网的用户终端。,图2-15单路编解码器在数字交换机用户中的应用,2.2.3PCM系统中的噪声,1)加性噪声：由信道加性噪声引起的输出噪声。2)量化噪声：它是在发射机中进行量化时产生的，并一直作用到接收机的输出。,2.3自适应差值脉冲编码调制,2.3.1增量调制,图2-16的图解,2.3.2差值脉冲编码调制,图2-17DPCM原理框图,2.3.3自适应差值脉冲编码调制的原理,1.自适应量化,图2-18ADPCM前馈自适应量化,2.3.3自适应差值脉冲编码调制的原理,图2-19ADPCM反馈自适应量化,2.自适应预测,2.4时分复用原理,2.4.1时分多路复用、帧结构的基本概念,图2-203路PCM时分复用的示意图,2.4.1时分多路复用、帧结构的基本概念,图2-21时分复用系统的示意图,2.4.1时分多路复用、帧结构的基本概念,图2-22路时分复用信号的时隙分配关系,2.4.230/32路PCM基群帧结构,图2-23帧和复帧结构,1)TS1TS15、TS17TS31为30话路时隙。,2.4.230/32路PCM基群帧结构,2)TS0为帧同步码，监视码时隙。3)TS16为信令时隙(振铃、占线等各种标志信号)。,2.4.3 30/32路PCM基群终端机的构成及性能指标,图2-243032路PCM基群终端机的骨干框图,2.4.3 30/32路PCM基群终端机的构成及性能指标,图2-25发定时系统波形,2.4.3 30/32路PCM基群终端机的构成及性能指标,图2-26单路编解码片构成的3032路PCM框图,2.4.4PCM高次群,图2-建议的数字等级结构,1.语音数字通信的基本构成方式是发送端将模拟电信号经模/数转换后送往信道传输，在接收端将接收到的数字信号再经数/模转换即可还原成模拟的语音电信号。2.抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。,2.4.4PCM高次群,3.抽样是把一个时间上连续的信号变换成时间离散的信号，而量化是抽样信号的幅度离散化的过程，利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值的过程称为量化。4.编码是把量化后的信号电平值变换成二进制码组的过程，其逆过程称为解码或译码。5.DPCM系统的编码对象是样值的差值。6.多路复用的传输方式是多个信号在同一条信道上传输。,7.30/32路PCM系统是全系统共分为32个时隙，其中30个时隙用来传送30路语音信息，一个路时隙，即TS0用来传送帧同步码；另一个路时隙，即TS16用来传送30路个话路的信令信号。,8.数字复接是将两个或多个支路数字信号按时分复用的方法汇接成一个单一的合成高速数字信号。,