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30/32路PCM基群的幀結構
通信系統包括發送設備、接收設備和傳輸設備. 傳輸線路投資往往占整個通信系統投資的很大比例,因此,如何提高線路利用率,實現傳輸線路的多路復用,就成了一個非常重要的話題。
1 多路復用的方法
多路復用通常有3種基本方法:頻分復用(FDMA),碼分復用(CDMA)和時分復用(TDMA)。
1.1 頻分復用 頻分復用是模擬通信中廣泛使用的傳輸方式,它的基本原理是利用調制手段和濾波技術使多路信號以頻率分割的方式同時在同一條線路上互不干擾地傳輸。
1.2 碼分復用 碼分復用是指在同一條信道上,多路信號以不同的編碼形式互不干擾的傳輸。它目前已成為移動通信中使用的先進方法。
1.3 時分復用 時分復用是現代數字通信中主要采用的傳輸方式,時分多路復用就是在一條信道內,將若干路離散信號的脈沖序列,經過分組、壓縮、循環排序,成為時間上互不重疊的多路信號一并傳輸的方式。 例如兩地有許多用戶要進行通信,用戶11—用戶12,用戶21—用戶22……用戶n1—用戶n2。可是線路只有一對,于是在收發雙方各加了一對快速旋轉的電子開關SA1和 SA2(這兩個開關實際就是一組抽樣門和分路門,它們的開閉受抽樣脈沖控制),SA1、SA2旋轉頻率相同,初始位置相互對應。我們稱之為同步動作。開始,SA1和SA2停留在用戶11和用戶12上,然后依次旋轉到21和22上、31和32上,n1和n2 上,最后又回到11和12上,如此反復。目前世界上的數字時分多路復用系統主要有北美、日本的24路PCM系統和歐洲、中國的30/32路PCM系統。
2 30/32路PCM基群幀結構
2.1 幀結構 幀結構的概念就是把多路話音數字碼以及插入的各種標記按照一定的時間順序排列的數字碼流組合。我國采用的是30/32路PCM基群結構,即在傳輸數據時先傳第1路信號,然后傳第2路信號,第3路信號……直到傳完第32路,再傳第1路,第2路……如此循環下去。每一路信號占用的不同的時間位置,稱為時隙,用TS0、TS1、TS2、……TS31來表示。其中TS0用于傳輸同步碼、監視碼、對端告警碼組(簡稱對告碼);TS16用于傳輸信令碼;TS1—TS15傳前15個話路的話音數字碼,TS17—TS31傳輸后15個話路的話音數字碼,顯然,在32個時隙中只有30個時隙用于傳話音數字碼,記作PCM30/32。 將所用話路都抽樣一次的時間叫幀長,也就是同一個話路抽樣兩次的時間間隔。因為每個話路的抽樣頻率是8000HZ,即每秒抽樣8000次,所以兩個抽樣值之間的時間間隔是1/8000,等于125µs ,這也就決定了幀長是125µs 。由于編碼需要時間,所以每個樣值應達到一定的寬度,這個時間寬度就是時隙,即每個話路在一幀中所占的時間,等于3.91(125/32)µs,每個時隙的樣值編8位碼,因此,每位碼占用的時間是0.448µs(3.91µѕ/8).
2.2 TS0 偶幀TS0用于傳幀同步碼,其中第2—8位碼固定發0011011,這7位碼組就是幀同步碼。收端就是通過檢測幀同步碼組來實現同步的。第1位碼留作國際通用,不用時為1。 奇幀TS0用于傳監視碼、對告碼等。其中第2位碼固定發1,稱為監視碼,它用于輔助同步過程的實現。第3位碼為A1。用于傳對告碼,正常同步時為0,不正常時即失步時發1。其它幾位碼、第1位、第4—8位碼可用于低速率數據通信,不用時為1。 對告碼的作用是:通話正常進行,必須兩個方向都通暢,如果一個方向有故障,就必須能通過對告碼來告訴對方。 顯然,同步、監視、對告碼的周期都是250µs。
2.3 TS16 要建立一個通話過程,信令信息的正確傳送是必須的。在以前的模擬傳輸及模擬交換中,信令主要是直流或直流脈沖信號,如摘機、掛機信號、撥號脈沖等。也就是說,信令是以模擬信號的形式傳送的。而在PCM通信中,信令信息是借助數字通道來傳送的,它可和話音信息一樣占用相同的時隙進行傳送,如第1路話音信息和信令都占用TS1傳送,24路PCM通信的信令就是采用這種方式;話音信息也可以和信令分開傳送,在32路PCM通信中,30路信令都是在TS16中傳送的。從抽樣定理中知道,對于話音信息,抽樣頻率為8000 HZ 。即話音樣值是每隔125µs抽取一次的。而理論和實踐表明:對每一路信令,抽樣頻率取500 HZ,即2ms抽樣一次。在數字通信中,每一路信令都先轉換為4位數字信號,放在TS16的4個比特中,這樣,TS16的8位可發放下兩路數字信令,30路的信令共需15個TS16。再將這15個幀前面加上一幀作為標志,就構成了一個復幀,這個復幀稱為信令復幀。它所含的16幀稱為子幀,用F0—F15來表示,具體安排如下: F0中,TS16的第1—4位碼傳復幀同步組“0000”,其作用是保證信令正確傳送,即保證收發信令同步;第6位碼為A2,傳復幀對告碼,第6位碼=0,表示復幀同步,第6位碼=1,表示復幀不同步。第5、第7、第8位碼備用,不用時暫時定為1。
F1中,TS16的第1—4位碼傳第1路信令,第5—8位碼傳16路信令。F2中,TS16的第1—4位碼傳第2路信令,第5—8位碼傳第17路信令…… F15中,TS的第1—4位碼傳第15路信令,第5—8位碼傳第30路信令。 一個信令復幀正好把30路信令傳一遍,其周期為2 ms ,即信令抽樣頻率為500 HZ。