第二章数字调度通信系统-共225页PPT文档.ppt

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第二章数字调度通信系统,

（1）语音信号数字化

（2）数字交换（3）区段通信中的数字共线和数字交叉连接,第一节数字通信基本知识,一、PCM（脉冲编码调制）,脉冲编码调制原理模拟信号的数字化亦称脉冲编码调制（PCM），属于信源编码。

脉冲编码调制系统主要完成A/D、D/A转换。

即发端经限带、抽样、量化和编码后，将模拟信号转换为二进制数字信号（A/D）；收端进行反变换（D/A）。

抽样的概念抽样是模拟信号数字化的第一步。

抽样就是以一定时间间隔，取出连续的模拟信号的瞬时值，即是将时间连续的模拟信号转化为时间离散的模拟信号抽样定理（低通信号）限带为fm的连续模拟信号f（t），若以抽样速率进行均匀抽样，则抽样后的信号经低通滤波器后能无失真恢复原信号。

有关抽样定理的讨论抽样后的信号频谱为，即是以抽样速率为间隔的原信号频谱（加权系数fs）的无穷拓展，因此利用一个低通滤波器即可恢复原信号我们把最小的速率称为柰氏速率。

考虑到低通滤波器的特性不是完全理想的，所以通常选取抽样速率例：

以话音信号来说，频带限制在3003400Hz之内，抽样频率选为8000Hz（8000Hz6800Hz）,抽样周期,量化与编码的基本概念均匀量化非均匀量化PCM编码方法,量化的概念量化是模拟信号数字化的第二步。

量化就是将抽样样值幅度连续的模拟信号变成样值幅度取值离散的数字信号（即利用有限个电平数M来表示模拟抽样值）。

包括均匀量化与非均匀量化量化后的信号与原信号相比有误差，称为量化误差，或量化噪声量化后信号与原信号的近似程度常用量化信噪比来衡量,编码的概念编码是模拟信号数字化的第三步。

编码是将量化后的信号电平转换成二进制码组。

二元码PCM可以有几种编码方式：

自然二进制码、格雷码（在图像通信中是个典型应用）、折叠二进制码（广泛用于PCM通信系统）,A律13折线非均匀量化方案（数字压扩法）A律压扩特性是连续曲线，实际中往往采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性，实际电路中，抽样，量化，编码是一次完成的，可用数字电路实现。

A律13折线（欧洲标准，我国的PCM电话系统采用），通常取A=87.6律15折线（北美、日本标准），通常取

（1）先对x轴上输入信号归一化取值范围按1/2递减规律分为8段，分段点依次为1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，1/64，1/128。

再对y轴上压缩输出的归一优取值范围均匀地分成8段，即每段长为1/8。

然后把x轴和y轴的相应分段线的交点连接起来，共得到8段斜线。

负向8段斜线按同样方法得到。

由于负向第1、2段与正向第1、2段斜率相同，因此可将它们连成一条折线。

这样共得到13段折线。

这13段折线是逼近A律压缩特性的，通常称之为A87.613折线律压缩特性。

非均匀量化带来的量化信噪比改善,PCM编码码型,PCM系统中采用二进制编码。

编码码型有：

自然二进码、反射二进码（格雷码）和折叠二进码。

自然二进码：

由n位自然二进码组成的码字an-1，an-2，a0，所对应的电平值为：

V=an-12n-1+an-22n-2+an2n。

反射二进码：

亦称格雷（Gray）码。

反射二进码的特点是：

任何两个相邻码字之间只有一位码不同，即相邻码的码距为1。

折叠二进码：

其编码规律为：

除去左边第一位，其余部分以电平序号中部呈上下对称（折叠）关系，即上半部分自下而上与自然二进码相同，下半部分则自上而下与自然二进码相同。

而左边第一位码在上半部分全为1，在下半部分全为0。

折叠二进码用来对双极性信号进行编码尤为方便。

最左边一位用来表示信号极性，其余码位用来表示信号的绝对值大小。

从而对双极性信号可以采用单极性编码方法，使编码和解码设备节省。

折叠二进码的另一个优越性是：

折叠二进码在传输过程中如果出现误码，对小信号影响较小，对大信号影响很大。

因为话音信号小幅度出现的概率比大幅度出现的概率高。

因此折叠二进码在信号低电平范围内误码噪声功率比另二种码都小。

PCM系统编码器中多采用折叠二进码。

码位数的选择，它不仅关系到通信质量的好坏，而且还涉及到设备的复杂程度。

码位数的多少，决定了量化分层（量化级）的多少。

反之，若信号量化分层数一定，则编码位数也被确定。

可见，在输入信号变化范围一定时，用的码位数越多，量化分层越细，量化噪声就越小，通信质量当然就更好、但码位数多了，总的传输码率增加，这样将会带来一些新的问题。

一般从话音信号的可懂度来说，采用34位非线性编码即可，但由于量化级数少，量化误差大，通话中量化噪声较为显著。

当编码位数增加到78位时。

通信质量就比较理想了。

码位安排：

在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序。

在13折线律编码方法中，无论输入信号的采样值是正还是负，都是对其量化采样值的绝对值按8个段落进行分段编码，而另外用一位码表示采样值的正负极性。

用8位折叠二进码进行编码时，其中左边第一位码用来表示信号采样值的极性，称作极性码，用C1表示。

第二至第四位码用来表示量化采样值所在段落的序号（第一段至第八段），称作段落码，用C2C3C4表示。

第五至第八位码用来表示每一段落内的16个均匀量化级，称作段内码，用C5C6C7C8表示。

这样编码所得出的码组可表示为C1C2C3C4C5C6C7C8。

为了说明编码及解码过程，将八个段落的序号、各段的量阶（量化级间隔）、起始电平、段落长度、段内码的位值（或权值）等列在下表中。

13折线编码,逐次比较型编码器原理方框图,注意PCM8位码属于非线性编码。

因各段落长度不等，因此不同段落间的量化级是非均匀的，各段内的16个量化级是均匀的采用13折线编码方法，在保证小信号区间量化间隔相同的条件下，7位非线性编码（除极性码外）与11位线性编码等效。

由于非线性编码位数减小，因此设备简化，所需传输带宽减小。

编码过程,1、确定极性码C1，2、确定段落码C2C3C4，3、确定段内码C5C6C7C8。

PCM信号译码原理,二、时分多路复用的概念,时隙交换,三、数字交换的基本原理,硬件系统话路系统交换网络（SwitchingFabric）接口设备（I/O）控制系统（ControlUnit）软件系统,时间接线器（Time）原理结构工作方式特点空间接线器（Space）,T接线器的原理,如何实现时隙交换？

例如：

A用户TS1，B用户TS5。

（一条基群PCM线上）两个时隙互相错开，两个用户要交换信息，只能采取“暂存”的方法采用存储器存储话音话音存储器。

TS1-TS5A用户信息在TS1送出，存入存储器中的一个单元，假定1#单元；当TS5来时，从1#单元取出，送至输出端，则B听到A的语音。

TS5-TS1：

B用户信息在TS5送出，存入存储器中的一个单元，假定5#单元；当TS1来时，从5#单元取出，送至输出端，则B听到A的语音。

B,A,A,B,A,B,0,1,5,31,TS5,TS1,TS5,TS1,HW入,HW出,SM,如何控制输出端读取适当的存储器单元？

采用控制存储器,B,A,A,B,A,B,0,1,5,31,TS5,TS1,TS5,TS1,HW入,HW出,SM,T接线器的结构,话音存储器（SpeechMemory,SM）RAM控制存储器（ControlMemory,CM）RAM,T接线器的工作方式,根据CM对SM的控制方式输出控制方式（读出控制）SM的写入受定时脉冲控制读出受CM控制（顺序写入，控制读出）输入控制方式（写入控制）SM的写入受CM控制读出受定时脉冲控制（控制写入，顺序读出）,A,B,A,B,TS25,TS1,TS25,TS1,HW入,HW出,B,A,1,25,输出控制方式,例：

A、B两用户分别占用TS1、TS25两时隙。

AB方向交换BA方向交换,计数器,TP,CPU,写地址,控制写入,顺序写入,顺序读出,控制读出,读地址,控制关系,SM顺序（TP）写入控制（CM）读出CM控制写入（CPU）顺序读出（TP）单元地址对应输出时隙号单元内容对应输入时隙号,工作步骤,在CPU控制下,按交换要求将输入时隙号写入CM各单元在TP的控制下，顺序将输入各时隙的话音信息写入SM相应单元按时隙顺序读取CM各单元内容作为读SM的地址，读取SM的内容送输出端,输入控制方式,例：

A、B两用户分别占用TS1、TS25两时隙。

AB方向交换BA方向交换,控制关系（输入控制方式）,SM控制（CM）写入顺序（TP）读出CM控制写入（CPU）顺序读出（TP）单元地址对应输入时隙号单元内容对应输出时隙号,SM顺序（TP）写入控制（CM）读出CM控制写入（CPU）顺序读出（TP）单元地址对应输出时隙号单元内容对应输入时隙号,输出控制方式的控制关系,工作步骤,在CPU控制下，按交换要求，将输出时隙号写入CM各单元按时隙顺序读取CM各单元的内容，作为写SM的地址，将输入的各时隙话音写入SM中适当单元在TP控制下顺序读出SM各单元的内容送输出端,多端T接线器,多端：

多个PCM总线（基群）,多端T接线器结构复用器分用器T接线器,串并变换原理,移位寄存器,移位寄存器,HW0,HW7,CP,锁存器,锁存器,D0,D7,D0,D7,D0,D7,D7,D0,D0,D7,8-1（D0）,8-1（D7）,HW0,HW0,HW7,HW7,（8）,（8）,（8）,CP,CPTD7,时钟、定时脉冲和位脉冲,多端T接线器,时隙重新排列,HW0TS0TS1TS2TS31HW1TS0TS1TS2TS31.HWN1TS0TS1TS2TS31,HW0TS0HW1TS0HW2TS0HWN1TS0HW0TS1HW1TS1HW2TS1HWN1TS1.HW0TS31HW1TS31HW2TS31HWN1TS31,时隙重排,ITS号=HW号+TS号端数,多端T接线器,功能：

时隙交换空间交换,T接线器工作特点,完成时隙交换工作方式具有空分性，用户信息存储在话音存储器的不同单元以并行的方式工作，一般交换网络内是8位并行码能单独使用构成数字交换网络,单T网络的容量主要受三方面限制话音信号的延迟实际制造能力控制存储器的字长微电子技术的发展使单片单T网络的容量有很大提高:

20482048的单片单T网络,256256数字接线器芯片,S接线器的原理,完成“空间交换”欲将i入线TSm时隙内容a交换到j出线，只要控制i,j的接点K在TSm时隙闭合接通,j,i,a,a,a,a,K,TSm,TSm,与空分接线器不同输入、输出线都是PCM时分复用线入线和出线的连接只是某一时隙内接通,数字交换机话路部分,数字程控交换机系统结构用户/远端模块接口电路数字音信号的产生、发送和接收,硬件系统话路系统交换网络（SwitchingFabric）接口设备（I/O）控制系统（ControlUnit）软件系统两类系统结构数字交换机的特点,数字程控交换机系统结构,分级控制方式数字程控交换机全分散控制方式数字程控交换机,分级控制方式数字程控交换机,话路系统,接口设备：

是实现数字交换系统和外围环境的接口。

远端接口：

是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。

用户集中级：

完成话务集中功能，集中比一般为2:

1到8:

1，一般为单T交换网络。

用户模块：

用户集中级+用户电路远端模块：

设置在远端的用户模块。

选组级（母局）：

数字交换网络，完成几个用户级间的交换,交换网络,控制系统,模拟用户接口,用户侧接口,中继侧接口,数字用户接口,数字中继接口,模拟中继接口,数字用户接口,操作维护,OAM,Z,V,A,B,C,Q3,数字交换系统接口类型,数字交换系统接口类型,V接口：

V1：

64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端V2：

连接数字远端模块的接口V3：

连接数字PABX的接口，属30B+D的接口V4：

可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入V5：

支持nXE1的接入网，包括V5.1和V5.2接口A接口：

速率为2048kb/s的数字中继接口B接口：

PCM二次群接口，其接口速率为8448kb/s,数字接口,Z1接口：

连