通信多路复用的方法及30/32路PCM帧结构

通信多路复用的方法及 30/32 路 PCM 帧结构

 

 

通信系统包括发送设备、接收设备和传输设备 . 传输线路投资往往占整个通信系统投资的很大比例，因此，如何提高线路利用率，实现传输线路的多路复用，就成了一个非常重要的话题。

 

1  多路复用的方法

 

多路复用通常有 3 种基本方法：频分复用（ FDMA ），码分复用（ CDMA ）和时分复用（ TDMA ）。

1.1 频分复用

频分复用是模拟通信中广泛使用的传输方式，它的基本原理是利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割的方式同时在同一条线路上互不干扰地传输。

1.2 码 分复用

码分复用是指在同一条信道上，多路信号以不同的编码形式互不干扰的传输。它目前已成为移动通信中使用的先进方法。

1.3 时分复用

时分复用是现代数字通信中主要采用的传输方式，时分多路复用就是在一条信道内，将若干路离散信号的脉冲序列，经过分组、压缩、循环排序，成为时间上互不重叠的多路信号一并传输的方式。

例如两地有许多用户要进行通信，用户 11 ―用户 12 ，用户 21 ―用户 22 ……用户 n1 ―用户 n2 。可是线路只有一对，于是在收发双方各加了一对快速旋转的电子开关 SA1 和 SA2 （这两个开关实际就是一组抽样门和分路门，它们的开闭受抽样脉冲控制）， SA1 、 SA2 旋转频率相同，初始位置相互对应。我们称之为同步动作。开始， SA1 和 SA2 停留在用户 11 和用户 12 上，然后依次旋转到 21 和 22 上、 31 和 32 上， n1 和 n2 上，最后又回到 11 和 12 上，如此反复。目前世界上的数字时分多路复用系统主要有北美、日本的 24 路 PCM 系统和欧洲、中国的 30/32 路 PCM 系统。下面主要介绍 30/32 路 PCM 系统。

 

2  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 1/8000 ，等于 125 µs ，这也就决定了帧长是 125 µs 。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 （ 125/32 ） µs ，每个时隙的样值编 8 位码，因此，每位码占用的时间是 0.448 µs （ 3.91 µ ѕ /8 ） . PCM30/32 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。

显然，同步、监视、对告码的周期都是 250 µs 。

2.3 TS16

要建立一个通话过程，信令信息的正确传送是必须的。在以前的模拟传输及模拟交换中，信令主要是直流或直流脉冲信号，如摘机、挂机信号、拨号脉冲等。也就是说，信令是以模拟信号的形式传送的。而在 PCM 通信中，信令信息是借助数字通道来传送的，它可和话音信息一样占用相同的时隙进行传送，如第 1 路话音信息和信令都占用 TS1 传送， 24 路 PCM 通信的信令就是采用这种方式；话音信息也可以和信令分开传送，在 32 路 PCM 通信中， 30 路信令都是在 TS16 中传送的。从抽样定理中知道，对于话音信息，抽样频率为 8000 H_Z 。即话音样值是每隔 125 µs 抽取一次的。而理论和实践表明：对每一路信令，抽样频率取 500 H_Z ，即 2 ms 抽样一次。在数字通信中，每一路信令都先转换为 4 位数字信号，放在 TS16 的 4 个比特中，这样， TS16 的 8 位可发放下两路数字信令， 30 路的信令共需 15 个 TS16 。再将这 15 个帧前面加上一帧作为标志，就构成了一个复帧，这个复帧称为信令复帧。它所含的 16 帧称为子帧，用 F0 ― F15 来表示，具体安排如下：

     F0 中， TS16 的第 1 ― 4 位码传复帧同步组“ 0000 ” ，其作用是保证信令正确传送，即保证收发信令同步；第 6 位码为 A2 ，传复帧对告码，第 6 位码 =0 ，表示复帧同步，第 6 位码 =1 ，表示复帧不同步。第 5 、第 7 、第 8 位码备用，不用时暂时定为 1 。

                      F1 中， TS16 的第 1 ― 4 位码传第 1 路信令，第 5 ― 8 位码传 16 路信令。 F2 中， TS16 的第 1 ― 4 位码传第 2 路信令，第 5 ― 8 位码传第 17 路信令…… F15 中， TS 的第 1 ― 4 位码传第 15 路信令，第 5 ― 8 位码传第 30 路信令。

一个信令复帧正好把 30 路信令传一遍，其周期为 2 m s ，即信令抽样频率为 500 H_Z 。

 

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