數(shù)字調(diào)度通信的基本知識

321Itisourtimenow!Weare……友憶思出品數(shù)字調(diào)度通信的基本知識一、模擬信號數(shù)字化的基本原理二、時分多路通信的概念三、數(shù)字交換的基本原理四、區(qū)段數(shù)字調(diào)度的基礎(chǔ)知識模擬信號的基本原理模擬信號數(shù)字化的基本原理模擬信號的數(shù)字化，采用脈沖編碼調(diào)制（PCM）的方法將模擬信號變?yōu)镻CM信號，必須經(jīng)過抽樣、量化、編碼三個步驟抽樣抽樣

抽樣是把時間連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成一系列時間離散幅度連續(xù)的抽樣值的過程。過程如下圖

抽樣定理：對于一個最高頻率為Fm的模擬信號，只要抽樣頻率以

fs大于或等于2Fm

的速率進行抽樣，其抽出的樣值可以完成表征原信號，因此抽樣間隔時間T≤1/(2Fm)?？梢院唵蔚馗爬椋撼闃泳褪菍⒛M信號變?yōu)榉冗B續(xù)、時間離散化的抽樣脈沖信號，即PAM信號

模擬信號數(shù)字化的基本原理量化

模擬信號抽樣后變成在時間上離散的信號，但仍然是模擬信號。這個抽樣信號必須經(jīng)過量化才成為數(shù)字信號。

抽樣信號在時間上是離散的，但其幅度取值是連續(xù)的。

數(shù)字信號是用預先規(guī)定的有限個電平來表示模擬信號抽樣值。

若用n位二進制數(shù)編碼表示幅值,最多能表示2n個電平,用這些電平對抽樣信號幅度做離散化處理,即量化。模擬信號數(shù)字化的基本原理模擬信號數(shù)字化的基本原理量化處理：將抽樣信號幅度范圍劃分為若干互不重疊的子區(qū)間，每個子區(qū)間都用其中的一個給定值來代表。量化處理的器件為量化器。量化器的輸為,輸出信號為

量化過程量化噪聲模擬信號數(shù)字化的基本原理

mq(kT)與m(kT)之間的誤差稱為量化誤差。對于語音、圖像等隨機信號，量化誤差也是隨機的,它像噪聲一樣影響通信質(zhì)量，因此又稱為量化噪聲,通常用均方誤差來度量。量化噪聲形成后，在接受端是無法去掉的，由量化誤差產(chǎn)生的功率為量化噪聲功率，通常用Nq表示由mq(kT)產(chǎn)生的功率稱為量化信號功率，用Sq表示Sq/Nq是量化信噪功率比，它是衡量量化性能好壞的最常用的指標

M個抽樣值區(qū)間是等間隔劃分的,稱為均勻量化。非均勻量化法的原理：非均勻量化是一種在信號動態(tài)范圍內(nèi)，量化分級不均勻、量化階距不相等的量化

M個抽樣值區(qū)間也可以不均勻分，稱為非均勻量化。在均勻量化時，由于量化分級間隔是均勻的，對大信號和小信號量化階距相同，因而小信號時的相對誤差大，大信號的相對誤差小量化模擬信號數(shù)字化的基本原理非均勻量化就是非線性量化，其壓、擴特性采用的是近似于對數(shù)函數(shù)的特性。CCITT建議采用的壓縮率有兩種，分別叫做A律和u律

A律的壓縮系數(shù)（A）為87.6，用13折線來近似。歐洲各國、中國的PCM設(shè)備采用這種壓縮律。U律的壓縮系數(shù)（u）為255，用15折線來近似。北美各國的PCM設(shè)備采用這種壓縮律量化模擬信號數(shù)字化的基本原理A律壓縮采用的是十三折線法斜率：1段：162段：163段：84段：45段：26段：17段：0.58段：0.25量化模擬信號數(shù)字化的基本原理編碼所謂編碼，就是用一組二進制脈沖來代表已量化的樣值脈沖，這個過程又稱為模/數(shù)變換，即A/D轉(zhuǎn)換。下邊是以13折線來討論碼位的安排。碼位由三部分組成。

（1）極性碼

樣值脈沖有正、負之分，當=”1“代表樣值為負脈沖（2）段落碼A律13折線單方向分為8段，非均勻分段，從小信號的第1段開始到大信號的第8段為止，各段的長度不一樣，段落起始電平、量化值范圍也不一樣。（3）段內(nèi)電平碼每個段落內(nèi)又均勻等分成16個量化級，由于非線性量化分段每一段落長度不一樣，各段落間的級差也不一樣下面是三個碼位的比較、判斷、確定模擬信號數(shù)字化的基本原理段落序號段落碼c2c3c4段落范圍（單位:?）81112048~409671101024~20486101512~10245100256~5124011128~256301064~128200132~6410000~32量化電平段內(nèi)碼c5c6c7c815111114111014110112110011101110101091001810007011160110501014010030011200101000100000比較、判斷、確定：極性碼----段落碼-----段內(nèi)碼段落序號段落碼c2c3c4段落范圍（單位:?）81112048~409671101024~20486101512~10245100256~5124011128~256301064~128200132~6410000~32量化電平段內(nèi)碼c5c6c7c815111114111014110112110011101110101091001810007011160110501014010030011200101000100000在每個段落內(nèi)部都是均勻等分為16個量化電平；但每個段落的量化間隔大小不同；所以總體看來是非均勻量化。模擬信號數(shù)字化的基本原理時分多路通信的概念量化編碼抽樣信道解碼低通濾波x(t)PAMPCMPCMx(t)1、PCM傳輸系統(tǒng)

模擬語音信號在發(fā)送端經(jīng)過抽樣、量化和編碼以后得到了PCM信號，該信號經(jīng)過傳輸線路送到對端。在接收端將收到的PCM信號還原成語音信號。將PCM信號還原為模擬信號，要經(jīng)過練得步驟：第一步通過解碼器將PCM信號還原成與發(fā)送端一樣的量化樣值，也就是把PCM信號轉(zhuǎn)換成PAM信號，這個過程稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）；第二步將PCM信號通過低通濾波器，是離散的PAM信號恢復為原有的連續(xù)語音信號。下圖為數(shù)字傳輸?shù)脑韴D。2、時分多路復用

在一對傳輸線上，傳輸多個話路信息，這就是多路復用。多路復用通常有頻分制（FDM）和時分制（TDM）兩種FDM：以頻率作為分割信號的參量；采用模擬技術(shù)，對計算機通信不太合適。TDM：以時間作為分割信號的參量；即信號在時間位置上分開但它們能占用的頻帶是重疊的。當傳輸信道所能達到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過了傳輸信號所需的數(shù)據(jù)傳輸速率時即可采用TDM；PCM通信常稱為時分多路通信如下圖為時分復用系統(tǒng)圖

低通濾波器1低通濾波器2低通濾波器n－1低通濾波器n基帶信號m1(t)m2(t)mn-1(t)mn(t)信道2m1′2m２′mn-1′mn′發(fā)送端接收端時分復用系統(tǒng)示意圖(t)(t)(t)(t)同步2、時分多路復用從語音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的過程中可知，為確保接收端能將離散的數(shù)字信號還原成連續(xù)的模擬信號，抽樣頻率需采用8000Hz，即每隔125μs抽樣一次。因此，就PCM時分通信而言，是把125μs時間分成許多小段落，每一個小段落占一小段時間間隔，將每一路信號的傳輸時間分配在不同的時間間隔，以達到互相分開的目的（每一路所占用的時間間隔稱為時隙）

我國采用的是A律系列，因此這里我們重點介紹A律的基群幀結(jié)構(gòu)，圖3-24所示為A律PCM基群幀結(jié)構(gòu)。在A律PCM基群中，一幀共32個時隙。各個時隙按照0到31順序編號，分別稱為TS0～TS31。其中TS0用于幀同步，TS16用于傳送話路信令，其余30個時隙用于傳送30路電話信號的編碼信號。每個時隙包含8位數(shù)字比特，一幀內(nèi)共含有256個比特。

TS0用于幀同步，時隙TS0中第一位保留用于國際間通信。在偶數(shù)幀時在TS0的2～8位插入同步碼組0011011，接收端識別出幀同步碼組后，即可建立正確的路序。奇數(shù)幀時，TS0的第二位固定為1，以避免接收端錯誤識別為幀同步碼組；第三位是幀失步告警碼，本地幀同步時傳送0，失步時傳送1；其余比特保留給國內(nèi)通信用。

TS16傳送話路信令。話路信令是為電話交換需要編成的特定碼組，用以傳送占用、摘機、掛機、交換機故障等信息。由于話路信令是慢變化的信號，可以用較低速率的碼組表示。話路信令按復幀傳送，由16幀組成一個復幀，周期為2ms，復幀中各幀編號為F0～F15。話路信令的8位碼分為前4位和后4位。在幀F(xiàn)0的TS16中前4位碼用于傳送復幀同步的碼組0000，后4位中的2A位為復幀失步告警碼，其余三位為備用比特。在幀F(xiàn)1～F15中TS16用于傳送各話路的信令，前4位和后4位分別傳送一個話路的信令。在A律基群幀結(jié)構(gòu)中每幀共32個時隙，其中有30個時隙用于傳送30電話信號，因此A律PCM基群也稱PCM

30/32路制式。3、PCM30/32的幀結(jié)構(gòu)F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15×001101111TS012345678910111213141516171920212211232425262728112930311832路時隙，256bit,125s16幀，2.0ms00001A21111×A111111111abdabcdcF1CH1CH16abdabcdcF2CH2CH17abdabcdcF15CH15CH30幀同步時隙話路時隙(CH1-CH15)信令時隙話路時隙(CH16-CH29)CH30幀同步信號復幀同步信號備用比特3.91μs保留給國內(nèi)通信用復幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)偶幀TS0奇幀TS0圖3-24PCM基群幀結(jié)構(gòu)數(shù)字交換的基本原理1數(shù)字交換原理1、交換機的任務(wù)

是要通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)任意兩個用戶之間的語音交換，即要在這兩個用戶之間建立一條數(shù)字話音通道。2、數(shù)字交換的本質(zhì)

完成兩個用戶不同時隙內(nèi)的信息交換。TSiABTSjABTSjTSi交換網(wǎng)絡(luò)2時隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲器TS1abnTS2TSNcTS3abcn時序開關(guān)K入和K出同步旋轉(zhuǎn)（以每秒旋轉(zhuǎn)8000周）。0123NN310123NK入K出N1100話音存儲器TS1abnTS2TSNcTS3TS1babcn?在TS1時隙時，K入和K出分別與接點1#入和1#出相連接。?輸入端將話音信息a就存入話音存儲器的1#單元。?輸出端將2#單元內(nèi)存放的話音信息b送給TS1用戶。2時隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲器TS1abnTS2TSNcTS3abcnTS1banTS2TS3abcn?在TS3時隙時，K入和K出分別與接點3#入和3#出相連接。?輸入端將話音信息c就存入話音存儲器的3#單元。?輸出端將N#單元內(nèi)存放的話音信息n送給TS3用戶。2時隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNcabcn?在TSN時隙時，K入和K出分別與接點N#入和N#出相連接。?輸入端將話音信息n就存入話音存儲器的N#單元。?輸出端將3#單元內(nèi)存放的話音信息c送給TSN用戶。2時隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNcabcn2時隙交換原理BTS8ATS2BTS8ATS2ATS8BTS2ATS8BTS2AB數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)TS2TS82時隙交換原理3數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)?時隙交換的實質(zhì)就是將一個話音信息由某個時隙搬移至另一個時隙，由時分接線器來完成的。?數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)僅使用時分接線器是不夠的，還必須利用空間交換來擴大其容量。?空間交換是將信息由這一條復用線上交換到另一條復用線上，時隙不變。?數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)包括時分接線器和空間接線器兩種基本部件，分別用于完成時間交換和空間交換。3.1T型時分接線器T接線器的基本組成?由話音存儲器（SM）和控制存儲器（CM）組成。?完成同一時分復用線中不同時隙的信息交換。1、話音存儲器（SM）?存放各個輸入時隙的8位PCM話音信息。?每個存儲單元對應(yīng)一個話路時隙。PCM話音信息單元數(shù)N=復用線時隙數(shù)SM3.2T接線器的基本組成2、控制存儲器（CM）

?存放話音存儲器的地址信息，以便能夠控制話音存儲器的寫入或讀出。?每個存儲單元對應(yīng)一個話路時隙。?單元內(nèi)容的位數(shù)等于log2N。話音存儲器的地址信息單元數(shù)N=復用線時隙數(shù)CM3.3T接線器的工作原理一、讀出控制方式SM：?在定時脈沖控制下順序?qū)懭朐捯粜畔ⅲ?/p>

?在CM控制下，將CM內(nèi)容作為SM的讀出地址，讀出SM相應(yīng)單元的話音信息。CM：?在中央處理機控制下寫入；

?在定時脈沖控制下讀出。SMTSiABTSj寫時鐘控制計數(shù)器iAjBCM讀寫CPU控制jiji讀時鐘ATSjBTSiAiBj順序?qū)懭耄刂谱x出3.3T接線器的工作原理SMTS1ABTS8寫時鐘控制計數(shù)器1A8BCM讀寫CPU控制8181讀時鐘ATS8BTS1A1B8順序?qū)懭?，控制讀出（TS1——TS8）3.3T接線器的工作原理二、寫入控制方式SM：?在CM控制下，將CM內(nèi)容作為SM的寫入地址，把話音信息寫入到SM相應(yīng)單元中；

?在定時脈沖控制下順序讀出話音信息。CM：?在中央處理機控制下寫入；

?在定時脈沖控制下讀出。3.3T接線器的工作原理SMTSiABTSjiBjACM寫寫CPU控制jiji讀時鐘ATSjBTSiiijj讀時鐘控制計數(shù)器3.3T接線器的工作原理3.4T接線器的電路組成TS0TS31TS0TS31TS0TS31HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A7～A08端輸入的T接線器復用器分路器T接線器由SM、CM、復用器、分路器四部分組成1．主叫用戶摘機

對用戶線狀態(tài)監(jiān)視是由用戶線掃描程序周期性地進行。當主叫A摘機，使用戶線路狀態(tài)發(fā)生變化，由“1”(斷)變“0”(通)。

用戶線掃描程序檢測出主叫用戶A摘機，確定主叫A的設(shè)備號。根據(jù)設(shè)備號，從外存儲器中調(diào)入該用戶的用戶數(shù)據(jù)，其中包括A用戶的電話號碼，用戶類別、服務(wù)類別等，然后執(zhí)行去話分析程序。

分析結(jié)果，得出下一步要執(zhí)行的任務(wù)和下一個狀態(tài)號碼。如果是號盤話機，就接脈沖收號器，按鈕話機就接雙音收號器。尋找一個撥號音源至主叫用戶的空閑時隙，將撥號音送至主叫用戶。監(jiān)視收號器的輸入信息，準備收號。

2．收號

用戶聽到撥號音，撥第一位號碼，收號器收到第一位號后，停撥號音。

用戶繼續(xù)撥號，收號器將收到的號碼按位儲存。

3．號碼分析

對用戶撥號進行預譯處理，以確定應(yīng)收號碼的位數(shù)及呼叫類別。當收到的第一位號碼是“1”，就能判斷是特種服務(wù)業(yè)務(wù)，只需要收三位號碼。如果第一位號碼為“O”，則為長途呼叫業(yè)務(wù)，還需根據(jù)第二位和第三位來決定應(yīng)收位數(shù)。根據(jù)第一位至第三位號(即號首)，可以決定呼叫類別，是本局、出局、長途、特服等，并決定該收的號碼位數(shù)。

確定應(yīng)收位數(shù)后，對已收位數(shù)進行計數(shù)。號碼收齊后如果確定是呼叫本局的，則啟動來