【正文】 目的：降低編碼的比特率 ? 預(yù)測(cè)編碼原理： 在預(yù)測(cè)編碼中，先根據(jù)前幾個(gè)抽樣值計(jì)算出一個(gè)預(yù)測(cè)值，再取當(dāng)前抽樣值和預(yù)測(cè)值之差。此差值稱(chēng)為預(yù)測(cè)誤差。所以，可以少用編碼比特來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)誤差編碼，從而降低其比特率。這就是說(shuō)，利用減小冗余度的辦法，降低了編碼比特率。若僅用前面的 1個(gè)抽樣值預(yù)測(cè)當(dāng)前的抽樣值，則就是將要討論的 DPCM。所以，可以把 mk*看作是帶有量化誤差的抽樣信號(hào) mk。39。39。 上式表明，預(yù)測(cè)值 mk? 是前面 p個(gè)帶有量化誤差的抽樣信號(hào)值的加權(quán)和。故當(dāng)無(wú)傳輸誤碼時(shí)，即當(dāng)編碼器的輸出就是譯碼器的輸入時(shí)，這兩個(gè)相加器的輸入信號(hào)相同，即 rk = rk?。 ????piikik mam1*39。這相當(dāng)于在下式 中， p = 1， a1 = 1，故 sk? = sk1*。在下圖中畫(huà)出了 DPCM系統(tǒng)的原理方框圖。64 為了改善 DPCM體制的性能，將自適應(yīng)技術(shù)引入量化和預(yù)測(cè)過(guò)程，得出自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制 (ADPCM ) 體制。 (b) 譯碼器 譯碼 延遲 Ts ＋ 延遲 量化 編碼 抽樣 Ts (a) 編碼器 － 65 ? 增量調(diào)制 ? 增量調(diào)制原理 ? 增量調(diào)制 (?M)可以看成是一種最簡(jiǎn)單的 DPCM。 66 ? 方框圖 ? 編碼器： 預(yù)測(cè)誤差 ek = mk – mk? 被量化成兩個(gè)電平 +? 和－ ? 。這就是說(shuō)，量化器輸出信號(hào) rk只取兩個(gè)值+? 或－ ? 。例如，用“ 1”表示“ +?”，及用“ 0”表示“ ? ”。所以當(dāng)無(wú)傳輸誤碼時(shí)， mk*? = mk*。 mk*39。 圖中編碼器輸入信號(hào)為 m(t)，它與預(yù)測(cè)信號(hào) m? (t)值相減，得到預(yù)測(cè)誤差 e(t)。若抽樣值為負(fù)值，則判決輸出電壓 +?（用“ 1”代表）；若抽樣值為正值，則判決輸出電壓 ?（用“ 0”代表）。(t) 低通 ＋ 69 ? 波形圖 在解調(diào)器中，積分器只要每收到一個(gè)“ 1”碼元就使其輸出升高 ?，每收到一個(gè)“ 0”碼元就使其輸出降低 ?，這樣就可以恢復(fù)出圖中的階梯形電壓。 輸出二進(jìn)制波形 Ts 70 ? 增量調(diào)制系統(tǒng)中的量化噪聲 ? 量化噪聲產(chǎn)生的原因 ? 由于編譯碼時(shí)用階梯波形去近似表示模擬信號(hào)波形，由階梯本身的電壓突跳產(chǎn)生失真。它伴隨著信號(hào)永遠(yuǎn)存在，即只要有信號(hào)，就有這種噪聲。它發(fā)生在輸入信號(hào)斜率的絕對(duì)值過(guò)大時(shí)。當(dāng)輸入信號(hào)斜率超過(guò)這個(gè)最大值時(shí)，將發(fā)生過(guò)載量化噪聲。另一方面， ?值直接和基本量化噪聲的大小有關(guān)，若取 ?值太大，勢(shì)必增大基本量化噪聲。 實(shí)際中增量調(diào)制采用的抽樣頻率 fs值比 PCM和 DPCM的抽樣頻率值都大很多；對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)而言，增量調(diào)制采用的抽樣頻率在幾十千赫到百余千赫。設(shè)旋轉(zhuǎn)周期為 Ts秒，共有 N 路信號(hào)，則每路信號(hào)在每周中占用 Ts/N 秒的時(shí)間。每路信號(hào)實(shí)際上是 PAM調(diào)制的信號(hào)。 上述時(shí)分復(fù)用基本原理中的機(jī)械旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，在實(shí)際電路中是用抽樣脈沖取代的。在一個(gè)多路復(fù)用設(shè)備中使各路抽樣脈沖嚴(yán)格保持這種關(guān)系并不難，因?yàn)榭梢杂赏粫r(shí)鐘提供各路抽樣脈沖。 模擬脈沖調(diào)制目前幾乎不再用于傳輸。故上述僅是時(shí)分復(fù)用的基本原理。 在通信網(wǎng)中往往有多次復(fù)用，由若干鏈路來(lái)的多路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，再次復(fù)用，構(gòu)成高次群。所以在低次群合成高次群時(shí)，需要將各路輸入信號(hào)的時(shí)鐘調(diào)整統(tǒng)一。 ? 目前大容量鏈路的復(fù)接幾乎都是 TDM信號(hào)的復(fù)接。 77 ? 準(zhǔn)同步數(shù)字體系 (PDH) ? ITU提出的兩個(gè)建議： ? E體系 － 我國(guó)大陸、歐洲及國(guó)際間連接采用 ? T體系 － 北美、日本和其他少數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用， 78 層次 比特率（ Mb/s） 路數(shù)（每路 64kb/s） E 體 系 E 1 30 E 2 120 E 3 480 E 4 1920 E – 5 7680 T 體 系 T – 1 24 T 2 96 T 3 （日本） 480 （北美） 672 T – 4 （日本） 1440 （北美） 4032 T－ 5 （日本） 5760 （北美） 8064 79 ? E體系的結(jié)構(gòu)圖 1 30 ? (30路 ? 64 kb/s) 一次群 Mb/s 復(fù)用 設(shè)備 1 ? 4路 ? Mb/s 二次群 Mb/s 二次復(fù)用 4 復(fù)用 設(shè)備 三次群 Mb/s 三次復(fù)用 復(fù)用 設(shè)備 1 4 4路 ? Mb/s ? 五次復(fù)用 復(fù)用 設(shè)備 五次群 Mb/s 4路 ? Mb/s ? 四次群 Mb/s 復(fù)用 設(shè)備 1 4 4路 ? Mb/s ? 四次復(fù)用 80 ? E體系的速率： ? 基本層 (E1)： 30路 PCM數(shù)字電話信號(hào)，每路 PCM信號(hào)的比特率為 64 kb/s。故其輸出總比特率為 Mb/s，此輸出稱(chēng)為一次群信號(hào)。 ? E3層：按照同樣的方法再次復(fù)用，得到比特率為 Mb/s的三次群信號(hào) ? E4層：比特率為 Mb/s。 81 TS16 信令 偶幀 TS0 * 1 A 1 1 1 1 1 幀同步碼 奇幀 TS0 * 0 0 1 1 0 1 1 話路 (CH1 ~ CH15) 話路 (CH16 ~ CH30) 125?s 16幀 1復(fù)幀＝ 16幀 32個(gè)時(shí)隙 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 8 bit CH30 (1 bit = ) 8 bit (1 bit = ) 保留 TS10 TS12 TS14 TS16 TS18 TS9 TS11 TS13 TS15 TS17 TS4 TS6 TS2 TS0 TS8 TS5 TS7 TS3 TS1 TS20 TS22 TS28 TS26 TS24 TS30 TS19 TS21 TS23 TS29 TS27 TS25 TS31 ? E體系的一次群結(jié)構(gòu) 82 ? 1幀：由于 1路 PCM電話信號(hào)的抽樣頻率為 8000 Hz，抽樣周期為 125 ?s，即 1幀的時(shí)間。在 32個(gè)時(shí)隙中， 30個(gè)時(shí)隙傳輸 30路語(yǔ)音信號(hào)，另外 2個(gè)時(shí)隙可以傳輸信令和同步碼。 ? 時(shí)隙 TS0的功能：在偶數(shù)幀和奇數(shù)幀不同。幀同步碼含 7比特，為“ 0011011”，規(guī)定占用時(shí)隙 TS0的后 7位。 TS0的奇數(shù)幀留作告警 (alarm)等其他用途。 83 ? 時(shí)隙 TS16的功能：可以用于傳輸信令，但是當(dāng)無(wú)需用于傳輸信令時(shí)，它也可以像其他 30路一樣用于傳輸語(yǔ)音。在電話網(wǎng)中傳輸信令的方法有兩種。共路信令是將各路信令通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的信令網(wǎng)絡(luò)集中傳輸；隨路信令則是將各路信令放在傳輸各路信息的信道中和各路信息一起傳輸。采用隨路信令時(shí)，需將 16個(gè)幀組成一個(gè)復(fù)幀，時(shí)隙 TS16依次分配給各路使用。 84 ? 同步數(shù)字體系 (SDH) ? SDH基本概念 ? SDH是針對(duì)更高速率的傳輸系統(tǒng)制定出的全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 ? 在 SDH中，信息是以“ 同步傳送模塊 (STM)”的信息結(jié)構(gòu)傳送的。s。 85 ? SDH的速率等級(jí) ? 目前 SDH制定了 4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其容量（路數(shù)）每級(jí)翻為 4倍，而且速率也是 4倍的關(guān)系，在各級(jí)間沒(méi)有額外開(kāi)銷(xiāo)。 ? STMN： 包含 N 個(gè) AUG和相應(yīng)的 SOH。這時(shí)， PDH信號(hào)的速率都必須低于 ，并將速率調(diào)整到 。對(duì)于 T體系也可以作類(lèi)似的處理。 87 ? PDH和 SDH連接關(guān)系圖 指針處理 映 射 復(fù) 用 定位調(diào)整 Mb/s Mb/s ?1 VC3 C3 C4 TU3 TUG3 ?3 Mb/s VC2 VC12 VC11 C12 C11 C2 TU11 TU2 TU12 TUG2 ?3 ?4 ?7 ?7 Mb/s Mb/s Mb/s Cn 容器 n STMN VC3 VC4 AU4 AU3 AUG ?N ?1 ?3 88 ? 容器： 是一種信息結(jié)構(gòu)。這里，它為后接的虛容器 (VCn)組成與網(wǎng)絡(luò)同步的信息有效負(fù)荷。在圖中用細(xì)箭頭指出。每一種虛容器都對(duì)應(yīng)一種容器。它由信息有效負(fù)荷和路徑開(kāi)銷(xiāo)信息組成幀，每幀長(zhǎng) 125181。s。低階虛容器包括一個(gè)容器 Cn (n = 1, 2, 3)和低階虛容器的路徑開(kāi)銷(xiāo)。虛容器的輸出可以進(jìn)入支路單元 TUn。它由一信息有效負(fù)荷（低階虛容器 VCn）和一個(gè)支路單元指針組成。 ? 支路單元群 (TUG)：由一個(gè)或幾個(gè)支路單元組成。 TUG可以混合不同容量的支路單元以增強(qiáng)傳送網(wǎng)絡(luò)的靈活性。 90 ? 管理單元 AUn (n=3, 4)：也是一種信息結(jié)構(gòu)。管理單元由一個(gè)信息有效負(fù)荷（高階虛容器）和一個(gè)管理單元指針組成。 ? 管理單元有兩種： AU3和 AU4。 AU3由一個(gè) VC3和一個(gè)管理單元指針組成，此指針指明 VC3相對(duì)于 STMN幀的相位定位調(diào)整量。 ? 管理單元群 (AUG)：由一個(gè)或多個(gè)管理單元組成。一個(gè) AUG由幾個(gè)相同的 AU3或一個(gè) AU4