數(shù)字通信原理07-電話通信系統(tǒng)課件

第7章電話通信系統(tǒng)

電話通信是利用電的方法傳送人的語(yǔ)言并完成遠(yuǎn)距離語(yǔ)音通信的過程。一般使用的固定電話為模擬電話終端，通過用戶線連接到交換機(jī)，交換機(jī)之間中繼線傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。電話通信過程要經(jīng)過模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，電話通信過程包括發(fā)送端的模/數(shù)（A/D）變換、信道傳輸和接收端的數(shù)/模（D/A）變換三部分。7.1電話通信系統(tǒng)概述7.1.1PCM電話通信系統(tǒng)第7章電話通信系統(tǒng)電話通信是利用電的方法傳送人的語(yǔ)言并完采用PCM脈沖編碼調(diào)制技術(shù)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的固定電話通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。采用PCM脈沖編碼調(diào)制技術(shù)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的固定電話1．信源和信宿信源是信息的發(fā)送者，信宿是信息的接收者，電話通信中的信源和信宿就是通話的雙方或多方，終端設(shè)備就是各式各樣的電話機(jī)。1．信源和信宿信源是信息的發(fā)送者，信宿是信息的接收者，電話通2．非電/電轉(zhuǎn)換和電/非電轉(zhuǎn)換在發(fā)送端，通過電話機(jī)的受話器將信源發(fā)出的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送到用戶線進(jìn)行傳輸，這就是非電/電轉(zhuǎn)換或者聲/電轉(zhuǎn)換。在接收端，通過電話機(jī)的送話器將收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)，送給信宿，這就是電/非電轉(zhuǎn)換或者電/聲轉(zhuǎn)換。2．非電/電轉(zhuǎn)換和電/非電轉(zhuǎn)換在發(fā)送端，通過電話機(jī)的受話器將3．信源編碼和信源譯碼由于話音信號(hào)為模擬信號(hào)，要經(jīng)過A/D變換成數(shù)字信號(hào)。經(jīng)過抽樣將時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)，然后經(jīng)過量化和編碼，將信號(hào)的幅值也離散化，也就變成了數(shù)字信號(hào)，這實(shí)際上是信源編碼的過程，在電話通信中，信源編碼一般采用的是PCM編碼。在接收端，需要將數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A變換成模擬信號(hào)，這是信源譯碼的過程，具體如下。（1）再生、解碼（2）低通濾波（平滑）3．信源編碼和信源譯碼由于話音信號(hào)為模擬信號(hào)，要經(jīng)過A/D變4．碼型正變換和反變換PCM編碼器輸出的信號(hào)碼型含有較多的直流和低頻成分，而通信電路中有很多的電感性原件，不利于長(zhǎng)距離傳輸，所以需要通過碼型變換轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)木€路碼型。接收端收到數(shù)字信號(hào)后，首先經(jīng)整形再生，然后將線路碼型反變換為終端設(shè)備處理的碼型，送至解碼電路。4．碼型正變換和反變換PCM編碼器輸出的信號(hào)碼型含有較多的直5．調(diào)制與解調(diào)PCM編碼后的信號(hào)為基帶信號(hào)，如果信道為基帶傳輸媒介時(shí)，則可以直接傳輸，不需要調(diào)制，如果信道為頻帶傳輸媒介時(shí)，在發(fā)送端，需要將基帶信號(hào)調(diào)制變成頻帶信號(hào)送往信道進(jìn)行傳輸。到達(dá)接收端，將頻帶信號(hào)解調(diào)恢復(fù)出基帶信號(hào)。5．調(diào)制與解調(diào)PCM編碼后的信號(hào)為基帶信號(hào)，如果信道為基帶傳6．信道傳輸與再生中繼數(shù)字信號(hào)在信道上傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到衰減和噪聲干擾的影響，使得波形失真。而且隨著通信距離的加長(zhǎng)，接收信噪比下降，誤碼增加，通信質(zhì)量下降。因此，在信道上每隔一段距離就要對(duì)數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行一次“修整”，再生出與原發(fā)送信號(hào)相同的波形，然后再進(jìn)行傳輸。6．信道傳輸與再生中繼數(shù)字信號(hào)在信道上傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到衰減7.1.2PCM30/32基群傳輸我國(guó)采用的是30/32路PCM基群結(jié)構(gòu)，每一路信號(hào)占用不同的時(shí)間位置，我們稱為時(shí)隙，用TS0，TS1，TS2……TS31表示。TS0用于傳同步碼、監(jiān)視碼、對(duì)端告警碼組（簡(jiǎn)稱對(duì)告碼）；

TS16用于傳信令碼；TS1~TS15傳前15個(gè)話路的語(yǔ)音數(shù)字碼，TS17~TS31傳后15個(gè)話路的語(yǔ)音數(shù)字碼。在32個(gè)時(shí)隙中只有30個(gè)時(shí)隙用于傳輸語(yǔ)音，稱為30話路，記作PCM30/32。7.1.2PCM30/32基群傳輸我國(guó)采用的是30/32路PCM30/32路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中時(shí)隙分配如圖7-2所示。PCM30/32路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中時(shí)隙分配如圖7-2所示。PCM30/32的每一幀占用的時(shí)間是125μs，每幀的頻率為8000幀/秒。一幀包含32個(gè)時(shí)隙，則每一路時(shí)隙所占用的時(shí)間為3.9μs，包含8bit，則PCM30/32路系統(tǒng)的總數(shù)碼率fb=8000幀/秒×32路時(shí)隙/幀×8比特/路時(shí)隙＝2048kbit/s=2.048Mbit/s而每一路的數(shù)碼率則為8bit×8000/s=64kbit/sPCM30/32的每一幀占用的時(shí)間是125μs，每幀的頻率為為了使收發(fā)兩端嚴(yán)格同步，每幀都要傳送一組特定標(biāo)志的幀同步碼組或監(jiān)視碼組。幀同步碼組為“0011011”，占用偶幀TS0的第2～8碼位。第l比特供國(guó)際通信用，不使用時(shí)發(fā)送“1”碼。在奇幀中，第3位為幀失步告警用，同步時(shí)送“0”碼，失步時(shí)送“1”碼。為避免奇TS0的第2～8碼位出現(xiàn)假同步碼組，第2位碼規(guī)定為監(jiān)視碼，固定為“1”，第4～8位碼為國(guó)內(nèi)通信用，目前暫定為“1”。TS16時(shí)隙用于傳送各話路的標(biāo)志信號(hào)碼，標(biāo)志信號(hào)按復(fù)幀傳輸，即每隔2ms傳輸一次，一個(gè)復(fù)幀有16個(gè)幀，即有16個(gè)TS16時(shí)隙（8位碼組）。除了F0之外，其余Fl～F15用來(lái)傳送30個(gè)話路的標(biāo)志信號(hào)。每幀8位碼組可以傳送2個(gè)話路的標(biāo)志信號(hào)，每路標(biāo)志信號(hào)占4個(gè)比特，以a、b、c、d表示。TS16時(shí)隙的F0為復(fù)幀定位碼組，其中第一至第四位是復(fù)幀定位碼組本身，編碼為“0000”，第六位用于復(fù)幀失步告警指示，失步為“l(fā)”；同步為“0”，其余3bit為備用比特，如不用則為“l(fā)”。需要說(shuō)明的是標(biāo)志信號(hào)碼a、b、c、d不能為全“0”，否則就會(huì)和復(fù)幀定位碼組混淆了。為了使收發(fā)兩端嚴(yán)格同步，每幀都要傳送一組特定標(biāo)志的幀同步碼組集中編碼方式PCM30/32路系統(tǒng)端機(jī)結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。集中編碼方式PCM30/32路系統(tǒng)端機(jī)結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。7.1.3數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接是將幾個(gè)經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，形成更多路的數(shù)字通信系統(tǒng)。目前國(guó)際上有兩種標(biāo)準(zhǔn)系列與速率，我國(guó)和歐洲等國(guó)采用PCM30/32路，2.048Mbit/s作為一次群；日本、美國(guó)采用24路，1.544Mbit/s作為一次群；然后，分別以一次群為基礎(chǔ)，構(gòu)成更高速率的二、三、四群，如表7-1所示。7.1.3數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接是將幾個(gè)經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號(hào)表7-1兩種數(shù)字復(fù)接標(biāo)準(zhǔn)表表7-1兩種數(shù)字復(fù)接標(biāo)準(zhǔn)表復(fù)接方法有按位復(fù)接、按字節(jié)復(fù)接和按路復(fù)接三種方式，如圖7-4所示。按字復(fù)接是每次復(fù)接各低次群（支路）的一個(gè)碼字形成高次群。按幀復(fù)接是每次復(fù)接一個(gè)支路的一個(gè)幀（一幀含有256bit。復(fù)接方法有按位復(fù)接、按字節(jié)復(fù)接和按路復(fù)接三種方式，如圖7-4從復(fù)接信號(hào)時(shí)鐘是否相同的角度，數(shù)字復(fù)接分為同步復(fù)接和異步復(fù)接。如果被復(fù)接支路的時(shí)鐘都是由同一個(gè)主振蕩源所供給的，這時(shí)的復(fù)接就是同步時(shí)鐘復(fù)接。異步時(shí)鐘復(fù)接也叫準(zhǔn)同步復(fù)接，指的是參與復(fù)接的各支路碼流時(shí)鐘不是出于同一時(shí)鐘源。對(duì)異源基群信號(hào)的復(fù)接首先要解決的問題就是使被復(fù)接的各基群信號(hào)在復(fù)接前有相同的數(shù)碼率，這一過程叫做碼速調(diào)整，如圖7-5所示。從復(fù)接信號(hào)時(shí)鐘是否相同的角度，數(shù)字復(fù)接分為同步復(fù)接和異步復(fù)接7.2電話通信系統(tǒng)的編碼調(diào)制技術(shù)語(yǔ)音信號(hào)編碼的目的是以數(shù)字信號(hào)的形式來(lái)傳遞消息。電話通信中的信源編碼采用的是PCM編碼，經(jīng)過抽樣、量化和編碼實(shí)現(xiàn)A/D變換，關(guān)于PCM的知識(shí)參見第五章編碼部分內(nèi)容。PCM編碼后的碼型為單極性不歸零碼，不利于信道傳輸?，F(xiàn)有的數(shù)字電話系統(tǒng)屬于基帶系統(tǒng)，PCM信源編碼后采用AMI碼、HDB3碼、CMI碼進(jìn)行基帶傳輸，PCM的接口碼型如表7-2所示。7.2電話通信系統(tǒng)的編碼調(diào)制技術(shù)語(yǔ)音信號(hào)編碼的目的是以數(shù)字表7-2PCM接口碼型一覽表表7-2PCM接口碼型一覽表7.3電話通信系統(tǒng)的同步技術(shù)

7.3.1定時(shí)系統(tǒng)1．定時(shí)脈沖PCM基群發(fā)定時(shí)系統(tǒng)提供的脈沖主要有：供編碼與解碼用的位脈沖、供抽樣與分路用的抽樣脈沖、供標(biāo)志信號(hào)用的復(fù)幀脈沖等，具體的如表7-3所示。表7-3PCM30/32路系統(tǒng)發(fā)端定時(shí)脈沖表7.3電話通信系統(tǒng)的同步技術(shù)

7.3.1定時(shí)系統(tǒng)1．定時(shí)脈（1）時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘頻率的頻率穩(wěn)定度一般要求小于50×10－6，即允許2048kHz的誤差應(yīng)在±100kHz以內(nèi)，其占空比為50％，即脈沖寬度占重復(fù)周期的一半。（2）位脈沖位脈沖用于編碼、解碼以及產(chǎn)生路脈沖、幀同步碼和標(biāo)志信號(hào)碼等。（3）路脈沖路脈沖是用于各話路信號(hào)的抽樣和分路以及TS0、TS16路時(shí)隙脈沖的形成等。（４）路時(shí)隙與復(fù)幀脈沖TS0路時(shí)隙脈沖用來(lái)傳送幀同步碼；TS16路時(shí)隙脈沖用來(lái)傳送標(biāo)志信號(hào)碼。TS0、TS16路時(shí)隙脈沖的重復(fù)頻率為８kHz，脈寬為８bit，0.488μs×8=3.91μs。（1）時(shí)鐘脈沖2.發(fā)定時(shí)系統(tǒng)發(fā)定時(shí)脈沖可由振蕩器產(chǎn)生，如圖7-6所示，也可以跟隨外部基準(zhǔn)時(shí)鐘。2.發(fā)定時(shí)系統(tǒng)發(fā)定時(shí)脈沖可由振蕩器產(chǎn)生，如圖7-6所示，也可3.收定時(shí)系統(tǒng)接收端定時(shí)系統(tǒng)與發(fā)送端定時(shí)系統(tǒng)基本相同，不同之處是它沒有主時(shí)鐘源（晶體震蕩器），而是由時(shí)鐘提取電路代替，如圖7-7所示。3.收定時(shí)系統(tǒng)接收端定時(shí)系統(tǒng)與發(fā)送端定時(shí)系統(tǒng)基本相同，不同之7.3.2同步系統(tǒng)為了保證在接收端能正確地接收或者能正確地區(qū)分每一路語(yǔ)音信號(hào)，時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)中的接收端和發(fā)送端要做到同步，這種同步主要包括位同步（即時(shí)鐘同步）和幀同步。7.3.2同步系統(tǒng)為了保證在接收端能正確地接收或者能正確地1．位同步位同步就是比特同步，是數(shù)字通信中最基本的同步，也是實(shí)現(xiàn)幀同步的前提。位同步的基本含義是收、發(fā)兩端的定時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率必須同頻同相，這樣接收端才能正確接收和判決發(fā)送端送來(lái)的每一個(gè)比特，否則接收到的信號(hào)中會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，形成誤碼，影響收發(fā)雙方信息的一致性。位同步解決了接收端始終與接收信碼之間的同頻同相問題，這樣就能使收到的信碼獲得正確的判決。但是正確判決后的信碼流是一串無(wú)頭無(wú)尾的信碼流，接收端無(wú)法判斷出收到的信碼流中某一位碼是第幾個(gè)話路的第幾位碼，即不能正確恢復(fù)發(fā)送端送來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)。1．位同步位同步就是比特同步，是數(shù)字通信中最基本的同步，也是2．幀同步在PCM30/32路系統(tǒng)中，在一個(gè)抽樣周期內(nèi)，要依次發(fā)送出CH1~CH30路的語(yǔ)音信號(hào)，構(gòu)成一幀。為了在接收端能夠辨認(rèn)出每一幀的起止位置，在發(fā)送端必須提供每幀的起止標(biāo)志，這就是幀同步。幀同步的目的是要求接收端與發(fā)送端相應(yīng)的話路在時(shí)間上要對(duì)準(zhǔn)，就是要從收到的信碼流中分辨出哪8位是一個(gè)樣值的碼字，以便正確地解碼；還要能分辨出這8位碼是哪一個(gè)話路以便正確分路。為了做到幀同步，要求在每個(gè)幀的第一個(gè)時(shí)隙位置安排標(biāo)志碼，即幀同步碼，以使接收端能識(shí)別判斷幀的開始位置是否與發(fā)送端的位置相對(duì)應(yīng)。因?yàn)槊恳粠瑑?nèi)各信號(hào)的位置是固定的，如果能把每幀的首尾辨別出來(lái)，就可以正確區(qū)分每一路信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)幀同步。2．幀同步在PCM30/32路系統(tǒng)中，在一個(gè)抽樣周期內(nèi)，要依偶幀F(xiàn)0，F(xiàn)2，…，F(xiàn)14的TS0用于傳送幀同步碼，其碼型為{×0011011}。奇幀TS0時(shí)隙碼型為{×1A1SSSSS}，其中A1是對(duì)端告警碼，A1=0時(shí)表示幀同步，A1=1時(shí)表示幀失步；S為備用比特，可用來(lái)傳送業(yè)務(wù)碼。TS16為信令時(shí)隙，用于傳送復(fù)幀同步信號(hào)、復(fù)幀失步對(duì)告及各路的信令（掛機(jī)、撥號(hào)、占用等）信號(hào)。偶幀F(xiàn)0，F(xiàn)2，…，F(xiàn)14的TS0用于傳送幀同步碼，其碼型為PCM復(fù)用系統(tǒng)為了完成幀同步功能，在接收端還需要有兩種裝置：一是同步碼識(shí)別裝置，二是調(diào)整裝置。同步碼識(shí)別裝置用來(lái)識(shí)別接收的PCM信號(hào)序列中的同步標(biāo)志碼位置；調(diào)整裝置，當(dāng)收、發(fā)兩端同步標(biāo)志碼位置不對(duì)應(yīng)時(shí)，需對(duì)接收端進(jìn)行調(diào)整以使其兩者位置相對(duì)應(yīng)。這些裝置統(tǒng)稱為幀同步電路，如圖7-8所示。PCM復(fù)用系統(tǒng)為了完成幀同步功能，在接收端還需要有兩種裝置：3.幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路為了減少系統(tǒng)工作中出現(xiàn)假失步的現(xiàn)象，避免誤判，一般系統(tǒng)中并不是將一次比較結(jié)果就作為是否失步的判決依據(jù)，而是連續(xù)觀察幾次比較結(jié)果，如果幾次都不能對(duì)準(zhǔn)信號(hào)序列中的同步碼時(shí)才確認(rèn)為失步。將多次比較結(jié)果作為判決依據(jù)是通過保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路分為前方保護(hù)和后方保護(hù)兩種。3.幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路為了減少系統(tǒng)工作中出現(xiàn)假失步的現(xiàn)（1）前方保護(hù)PCM30/32路系統(tǒng)的幀同步碼是采用集中插入方式實(shí)現(xiàn)的，前方保護(hù)是為了防止假失步。（2）后方保護(hù)后方保護(hù)是為防止偽同步，從捕捉到第一個(gè)真正的同步碼到系統(tǒng)進(jìn)入同步狀態(tài)這段時(shí)間稱為后方保護(hù)時(shí)間。ITU-T的G.732建議規(guī)定：在捕捉過程中捕捉到的幀同步碼要具有以下規(guī)律。在第n幀TS0時(shí)隙檢測(cè)到幀同步碼；在第n+1幀TS0時(shí)隙無(wú)幀同步碼，但該TS0時(shí)隙的第2位為“1”；在第n+2幀TS0時(shí)隙再次檢測(cè)到幀同步碼。（1）前方保護(hù)7.4電話通信系統(tǒng)仿真在將語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，除了利用脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術(shù)，另外還會(huì)用到增量調(diào)制（?M或DM）。PCM中，代碼表示樣值本身的大小，所需碼位數(shù)較多，導(dǎo)致編譯碼設(shè)備復(fù)雜；而在?M中，它只用一位編碼表示相鄰樣值的相對(duì)大小，從而反映抽樣時(shí)刻波形的變化趨勢(shì)，而與樣值本身的大小無(wú)關(guān)。編譯碼設(shè)備簡(jiǎn)單、低比特率時(shí)的量化信噪比高，以及抗誤碼特性好等優(yōu)點(diǎn)。增量調(diào)制仿真模型如圖7-9所示。7.4電話通信系統(tǒng)仿真在將語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，除了利用數(shù)字通信原理07-電話通信系統(tǒng)課件表7-4增量調(diào)制仿真模型圖中各圖符參數(shù)設(shè)置表表7-4增量調(diào)制仿真模型圖中各圖符參數(shù)設(shè)置表增量調(diào)制波形如圖7-10所示。增量調(diào)制波形如圖7-10所示。7.5實(shí)做項(xiàng)目與教學(xué)情境實(shí)做項(xiàng)目一：用SystemView軟件仿真HDB3碼。目的要求：通過仿真，理解碼型的形成和特點(diǎn)。實(shí)做項(xiàng)目二：用SystemView軟件進(jìn)行電話通信系統(tǒng)仿真。目的要求：通過軟件仿真，直觀了解電話通信信號(hào)流程，理解電話通信原理。7.5實(shí)做項(xiàng)目與教學(xué)情境實(shí)做項(xiàng)目一：用SystemView第7章電話通信系統(tǒng)

電話通信是利用電的方法傳送人的語(yǔ)言并完成遠(yuǎn)距離語(yǔ)音通信的過程。一般使用的固定電話為模擬電話終端，通過用戶線連接到交換機(jī)，交換機(jī)之間中繼線傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。電話通信過程要經(jīng)過模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，電話通信過程包括發(fā)送端的模/數(shù)（A/D）變換、信道傳輸和接收端的數(shù)/模（D/A）變換三部分。7.1電話通信系統(tǒng)概述7.1.1PCM電話通信系統(tǒng)第7章電話通信系統(tǒng)電話通信是利用電的方法傳送人的語(yǔ)言并完采用PCM脈沖編碼調(diào)制技術(shù)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的固定電話通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。采用PCM脈沖編碼調(diào)制技術(shù)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的固定電話1．信源和信宿信源是信息的發(fā)送者，信宿是信息的接收者，電話通信中的信源和信宿就是通話的雙方或多方，終端設(shè)備就是各式各樣的電話機(jī)。1．信源和信宿信源是信息的發(fā)送者，信宿是信息的接收者，電話通2．非電/電轉(zhuǎn)換和電/非電轉(zhuǎn)換在發(fā)送端，通過電話機(jī)的受話器將信源發(fā)出的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送到用戶線進(jìn)行傳輸，這就是非電/電轉(zhuǎn)換或者聲/電轉(zhuǎn)換。在接收端，通過電話機(jī)的送話器將收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)，送給信宿，這就是電/非電轉(zhuǎn)換或者電/聲轉(zhuǎn)換。2．非電/電轉(zhuǎn)換和電/非電轉(zhuǎn)換在發(fā)送端，通過電話機(jī)的受話器將3．信源編碼和信源譯碼由于話音信號(hào)為模擬信號(hào)，要經(jīng)過A/D變換成數(shù)字信號(hào)。經(jīng)過抽樣將時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)，然后經(jīng)過量化和編碼，將信號(hào)的幅值也離散化，也就變成了數(shù)字信號(hào)，這實(shí)際上是信源編碼的過程，在電話通信中，信源編碼一般采用的是PCM編碼。在接收端，需要將數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A變換成模擬信號(hào)，這是信源譯碼的過程，具體如下。（1）再生、解碼（2）低通濾波（平滑）3．信源編碼和信源譯碼由于話音信號(hào)為模擬信號(hào)，要經(jīng)過A/D變4．碼型正變換和反變換PCM編碼器輸出的信號(hào)碼型含有較多的直流和低頻成分，而通信電路中有很多的電感性原件，不利于長(zhǎng)距離傳輸，所以需要通過碼型變換轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)木€路碼型。接收端收到數(shù)字信號(hào)后，首先經(jīng)整形再生，然后將線路碼型反變換為終端設(shè)備處理的碼型，送至解碼電路。4．碼型正變換和反變換PCM編碼器輸出的信號(hào)碼型含有較多的直5．調(diào)制與解調(diào)PCM編碼后的信號(hào)為基帶信號(hào)，如果信道為基帶傳輸媒介時(shí)，則可以直接傳輸，不需要調(diào)制，如果信道為頻帶傳輸媒介時(shí)，在發(fā)送端，需要將基帶信號(hào)調(diào)制變成頻帶信號(hào)送往信道進(jìn)行傳輸。到達(dá)接收端，將頻帶信號(hào)解調(diào)恢復(fù)出基帶信號(hào)。5．調(diào)制與解調(diào)PCM編碼后的信號(hào)為基帶信號(hào)，如果信道為基帶傳6．信道傳輸與再生中繼數(shù)字信號(hào)在信道上傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到衰減和噪聲干擾的影響，使得波形失真。而且隨著通信距離的加長(zhǎng)，接收信噪比下降，誤碼增加，通信質(zhì)量下降。因此，在信道上每隔一段距離就要對(duì)數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行一次“修整”，再生出與原發(fā)送信號(hào)相同的波形，然后再進(jìn)行傳輸。6．信道傳輸與再生中繼數(shù)字信號(hào)在信道上傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到衰減7.1.2PCM30/32基群傳輸我國(guó)采用的是30/32路PCM基群結(jié)構(gòu)，每一路信號(hào)占用不同的時(shí)間位置，我們稱為時(shí)隙，用TS0，TS1，TS2……TS31表示。TS0用于傳同步碼、監(jiān)視碼、對(duì)端告警碼組（簡(jiǎn)稱對(duì)告碼）；

TS16用于傳信令碼；TS1~TS15傳前15個(gè)話路的語(yǔ)音數(shù)字碼，TS17~TS31傳后15個(gè)話路的語(yǔ)音數(shù)字碼。在32個(gè)時(shí)隙中只有30個(gè)時(shí)隙用于傳輸語(yǔ)音，稱為30話路，記作PCM30/32。7.1.2PCM30/32基群傳輸我國(guó)采用的是30/32路PCM30/32路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中時(shí)隙分配如圖7-2所示。PCM30/32路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中時(shí)隙分配如圖7-2所示。PCM30/32的每一幀占用的時(shí)間是125μs，每幀的頻率為8000幀/秒。一幀包含32個(gè)時(shí)隙，則每一路時(shí)隙所占用的時(shí)間為3.9μs，包含8bit，則PCM30/32路系統(tǒng)的總數(shù)碼率fb=8000幀/秒×32路時(shí)隙/幀×8比特/路時(shí)隙＝2048kbit/s=2.048Mbit/s而每一路的數(shù)碼率則為8bit×8000/s=64kbit/sPCM30/32的每一幀占用的時(shí)間是125μs，每幀的頻率為為了使收發(fā)兩端嚴(yán)格同步，每幀都要傳送一組特定標(biāo)志的幀同步碼組或監(jiān)視碼組。幀同步碼組為“0011011”，占用偶幀TS0的第2～8碼位。第l比特供國(guó)際通信用，不使用時(shí)發(fā)送“1”碼。在奇幀中，第3位為幀失步告警用，同步時(shí)送“0”碼，失步時(shí)送“1”碼。為避免奇TS0的第2～8碼位出現(xiàn)假同步碼組，第2位碼規(guī)定為監(jiān)視碼，固定為“1”，第4～8位碼為國(guó)內(nèi)通信用，目前暫定為“1”。TS16時(shí)隙用于傳送各話路的標(biāo)志信號(hào)碼，標(biāo)志信號(hào)按復(fù)幀傳輸，即每隔2ms傳輸一次，一個(gè)復(fù)幀有16個(gè)幀，即有16個(gè)TS16時(shí)隙（8位碼組）。除了F0之外，其余Fl～F15用來(lái)傳送30個(gè)話路的標(biāo)志信號(hào)。每幀8位碼組可以傳送2個(gè)話路的標(biāo)志信號(hào)，每路標(biāo)志信號(hào)占4個(gè)比特，以a、b、c、d表示。TS16時(shí)隙的F0為復(fù)幀定位碼組，其中第一至第四位是復(fù)幀定位碼組本身，編碼為“0000”，第六位用于復(fù)幀失步告警指示，失步為“l(fā)”；同步為“0”，其余3bit為備用比特，如不用則為“l(fā)”。需要說(shuō)明的是標(biāo)志信號(hào)碼a、b、c、d不能為全“0”，否則就會(huì)和復(fù)幀定位碼組混淆了。為了使收發(fā)兩端嚴(yán)格同步，每幀都要傳送一組特定標(biāo)志的幀同步碼組集中編碼方式PCM30/32路系統(tǒng)端機(jī)結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。集中編碼方式PCM30/32路系統(tǒng)端機(jī)結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。7.1.3數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接是將幾個(gè)經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，形成更多路的數(shù)字通信系統(tǒng)。目前國(guó)際上有兩種標(biāo)準(zhǔn)系列與速率，我國(guó)和歐洲等國(guó)采用PCM30/32路，2.048Mbit/s作為一次群；日本、美國(guó)采用24路，1.544Mbit/s作為一次群；然后，分別以一次群為基礎(chǔ)，構(gòu)成更高速率的二、三、四群，如表7-1所示。7.1.3數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接是將幾個(gè)經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號(hào)表7-1兩種數(shù)字復(fù)接標(biāo)準(zhǔn)表表7-1兩種數(shù)字復(fù)接標(biāo)準(zhǔn)表復(fù)接方法有按位復(fù)接、按字節(jié)復(fù)接和按路復(fù)接三種方式，如圖7-4所示。按字復(fù)接是每次復(fù)接各低次群（支路）的一個(gè)碼字形成高次群。按幀復(fù)接是每次復(fù)接一個(gè)支路的一個(gè)幀（一幀含有256bit。復(fù)接方法有按位復(fù)接、按字節(jié)復(fù)接和按路復(fù)接三種方式，如圖7-4從復(fù)接信號(hào)時(shí)鐘是否相同的角度，數(shù)字復(fù)接分為同步復(fù)接和異步復(fù)接。如果被復(fù)接支路的時(shí)鐘都是由同一個(gè)主振蕩源所供給的，這時(shí)的復(fù)接就是同步時(shí)鐘復(fù)接。異步時(shí)鐘復(fù)接也叫準(zhǔn)同步復(fù)接，指的是參與復(fù)接的各支路碼流時(shí)鐘不是出于同一時(shí)鐘源。對(duì)異源基群信號(hào)的復(fù)接首先要解決的問題就是使被復(fù)接的各基群信號(hào)在復(fù)接前有相同的數(shù)碼率，這一過程叫做碼速調(diào)整，如圖7-5所示。從復(fù)接信號(hào)時(shí)鐘是否相同的角度，數(shù)字復(fù)接分為同步復(fù)接和異步復(fù)接7.2電話通信系統(tǒng)的編碼調(diào)制技術(shù)語(yǔ)音信號(hào)編碼的目的是以數(shù)字信號(hào)的形式來(lái)傳遞消息。電話通信中的信源編碼采用的是PCM編碼，經(jīng)過抽樣、量化和編碼實(shí)現(xiàn)A/D變換，關(guān)于PCM的知識(shí)參見第五章編碼部分內(nèi)容。PCM編碼后的碼型為單極性不歸零碼，不利于信道傳輸?，F(xiàn)有的數(shù)字電話系統(tǒng)屬于基帶系統(tǒng)，PCM信源編碼后采用AMI碼、HDB3碼、CMI碼進(jìn)行基帶傳輸，PCM的接口碼型如表7-2所示。7.2電話通信系統(tǒng)的編碼調(diào)制技術(shù)語(yǔ)音信號(hào)編碼的目的是以數(shù)字表7-2PCM接口碼型一覽表表7-2PCM接口碼型一覽表7.3電話通信系統(tǒng)的同步技術(shù)

7.3.1定時(shí)系統(tǒng)1．定時(shí)脈沖PCM基群發(fā)定時(shí)系統(tǒng)提供的脈沖主要有：供編碼與解碼用的位脈沖、供抽樣與分路用的抽樣脈沖、供標(biāo)志信號(hào)用的復(fù)幀脈沖等，具體的如表7-3所示。表7-3PCM30/32路系統(tǒng)發(fā)端定時(shí)脈沖表7.3電話通信系統(tǒng)的同步技術(shù)

7.3.1定時(shí)系統(tǒng)1．定時(shí)脈（1）時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘頻率的頻率穩(wěn)定度一般要求小于50×10－6，即允許2048kHz的誤差應(yīng)在±100kHz以內(nèi)，其占空比為50％，即脈沖寬度占重復(fù)周期的一半。（2）位脈沖位脈沖用于編碼、解碼以及產(chǎn)生路脈沖、幀同步碼和標(biāo)志信號(hào)碼等。（3）路脈沖路脈沖是用于各話路信號(hào)的抽樣和分路以及TS0、TS16路時(shí)隙脈沖的形成等。（４）路時(shí)隙與復(fù)幀脈沖TS0路時(shí)隙脈沖用來(lái)傳送幀同步碼；TS16路時(shí)隙脈沖用來(lái)傳送標(biāo)志信號(hào)碼。TS0、TS16路時(shí)隙脈沖的重復(fù)頻率為８kHz，脈寬為８bit，0.488μs×8=3.91μs。（1）時(shí)鐘脈沖2.發(fā)定時(shí)系統(tǒng)發(fā)定時(shí)脈沖可由振蕩器產(chǎn)生，如圖7-6所示，也可以跟隨外部基準(zhǔn)時(shí)鐘。2.發(fā)定時(shí)系統(tǒng)發(fā)定時(shí)脈沖可由振蕩器產(chǎn)生，如圖7-6所示，也可3.收定時(shí)系統(tǒng)接收端定時(shí)系統(tǒng)與發(fā)送端定時(shí)系統(tǒng)基本相同，不同之處是它沒有主時(shí)鐘源（晶體震蕩器），而是由時(shí)鐘提取電路代替，如圖7-7所示。3.收定時(shí)系統(tǒng)接收端定時(shí)系統(tǒng)與發(fā)送端定時(shí)系統(tǒng)基本相同，不同之7.3.2同步系統(tǒng)為了保證在接收端能正確地接收或者能正確地區(qū)分每一路語(yǔ)音信號(hào)，時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)中的接收端和發(fā)送端要做到同步，這種同步主要包括位同步（即時(shí)鐘同步）和幀同步。7.3.2同步系統(tǒng)為了保證在接收端能正確地接收或者能正確地1．位同步位同步就是比特同步，是數(shù)字通信中最基本的同步，也是實(shí)現(xiàn)幀同步的前提。位同步的基本含義是收、發(fā)兩端的定時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率必須同頻同相，這樣接收端才能正確接收和判決發(fā)送端送來(lái)的每一個(gè)比特，否則接收到的信號(hào)中會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，形成誤碼，影響收發(fā)雙方信息的一致性。位同步解決了接收端始終與接收信碼之間的同頻同相問題，這樣就能使收到的信碼獲得正確的判決。但是正確判決后的信碼流是一串無(wú)頭無(wú)尾的信碼流，接收端無(wú)法判斷出收到的信碼流中某一位碼是第幾個(gè)話路的第幾位碼，即不能正確恢復(fù)發(fā)送端送來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)。1．位同步位同步就是比特同步，是數(shù)字通信中最基本的同步，也是2．幀同步在PCM30/32路系統(tǒng)中，在一個(gè)抽樣周期內(nèi)，要依次發(fā)送出CH1~CH30路的語(yǔ)音信號(hào)，構(gòu)成一幀。為了在接收端能夠辨認(rèn)出每一幀的起止位置，在發(fā)送端必須提供每幀的起止標(biāo)志，這就是幀同步。幀同步的目的是要求接收端與發(fā)送端相應(yīng)的話路在時(shí)間上要對(duì)準(zhǔn)，就是要從收到的信碼流中分辨出哪8位是一個(gè)樣值的碼字，以便正確地解碼；還要能分辨出這8位碼是哪一個(gè)話路以便正確分路。為了做到幀同步，要求在每個(gè)幀的第一個(gè)時(shí)隙位置安排標(biāo)志碼，即幀同步碼，以使接收端能識(shí)別判斷幀的開始位置是否與發(fā)送端的位置相對(duì)應(yīng)。因?yàn)槊恳粠瑑?nèi)各信號(hào)的位置是固定的，如果能把每幀的首尾辨別出來(lái)，就可以正確區(qū)分每一路信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)幀同步。2．幀同步在PCM30/32路系統(tǒng)中，在一個(gè)抽樣周期內(nèi)，要依偶幀F(xiàn)0，F(xiàn)2，…，F(xiàn)14的TS0用于傳送幀同步碼，其碼型為{×0011011}。奇幀TS0時(shí)隙碼型為{×1A1SSSSS}，其中A1是對(duì)端告警碼，A1=0時(shí)表示幀同步，A1=1時(shí)表示幀失步；S為備用比特，可用來(lái)傳送業(yè)務(wù)碼。T