第三章 数字程控交换的硬件接口

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量化和取样 取样将时间上连续的信号变成时间离散的信 号； 量化将取值连续的取样值变成取值离散的取 样值。
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3.1.1.3 编码和译码
编码 所谓编码，就是把量化后的信号变换成代码。 译码 编码的相反过程称为译码。 将模拟信号的取样值变换成代码，称为脉冲 编码调制（PCM）
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32路PCM采用8位码，分为三个部分：最高位 为极性码，代表信号的极性；剩下7位代表 128个量化级。其中高三位为段落码，共有8 段；低4位为段位码，即每一段分为16个量化 级。
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标志信号码—时隙16
时隙16（TS16）用于传送各话路的标志信号码。 每一话路的标志信号按复帧传输，即每格2ms传 输一次。
F0 0 0 0 0 1 A2 1 1
复帧 位信号 复帧 告警和备用位 F0的时隙16是复帧同步码组。1-4位是复帧 同步码组本身，编码为“0000”； 第6位A2为复帧失步告警码，失步为“1”， 同步为“0”；其余3b为备用比特，如不用， 则为“1”。 F1-F15 的TS16用于传送标志信号，每话路 的标志信号占用4b，因此每次可传2路标志 信号。
归零码的脉冲较窄， 归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输 频带宽度成反比的关系， 频带宽度成反比的关系，因而归零码在信 道上占用的频带较宽 具有一定的检错能力，无直流分量， 具有一定的检错能力，无直流分量， 低频分量较小，克服长连“ 现象 低频分量较小，克服长连“0”现象
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3.1.2 PCM时分多路通信
话路信息时隙（1-15路） 同步时隙 标志信号时隙 话路信息时隙（17-31路）
1 0 0 1 1 0 1 1 偶帧
帧定位信号 保留给国际用
F0 0 0 0 0 1 A2 1 1
复帧 位信号 复帧 告警和备用位 其中
1 2 3 4 5 6 7 8
在每帧的时隙 1-15 17-31
1 1 A1 1 1 1 1 1
x 1 极 性 码 x 2 x 3 段落码 x 4 x 5 x 6 x 7 段内码 x 8
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传输码型
不归零码在传输中难以确定一位的结束和 另一位的开始， 另一位的开始，需要用某种方法使发送器 和接收器之间进行定时或同步
单极性不归零码（NRZ） 单极性归零码（RZ） ITU-T G.703 （HDB3） 前两种只适合于机架内部或邻近机架内作 短距离传输，不适合在线路中传输。 目前在PCM传输中，HDB3码用得极为广泛。
1
偶数帧
帧定位信号 保留给国际用 （目前固定为1）
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帧同步码 -- 时隙0（2）
奇数帧TS0
用于区别偶帧还是奇帧（偶帧为“0”，奇帧为“1”）
1
1
A1
1
1
1
1
1
奇数帧
保留给国内用 （目前固定为1） 保留给国际用 目前固定为1
帧失步告警码，用于指示远端 失步告警，非告警状态为“0”， 告警状态为“1”
F1 a b c d a b c d
第一路 第十七路
F2 a b c d a b c d
第二路 第十八路
F15 a b c d a b c d
第十五路 第三十一路
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3.1.3 PCM高次群（1）
为了满足宽带信号通过PCM传输，要求有较高 码率，PCM基群（或一次群）不能满足要求， 从而出现PCM高次群。 对于32路PCM系统而言， 基群速率：2048kb/s； 二次群：4个基群复接，速率为8448kb/s， 话路数为120路。 三次群：以上一次类推。
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3.1.1 PCM的基本原理
接收模拟话音 带通 滤波 (发送) 抽样 量化 编码 复 接 PCM码流
信 道 发送模拟话音 低通 滤波 (接收) 图3.1 PCM 的组成
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解调
解码
再生
分 接
PCM的组成描述
发送端 首先，对语音信号进行带通滤波，然后取 样、量化和编码依次进行。 接收端 接收端包括再生、解码、低通平滑滤波功能 单元。 复接和分接是为了实现多路复用。
量化的误差其后果是产生“量化噪音”。对于均匀分级量 化，其量化噪音也是均匀的，这样对于小信号的信噪比就 会很小。 信噪比是通信上用以衡量通信质量的一个重要指标。它是 这样表示的：
信号 信噪比=lg (单位：dB) 噪音
一般要求信噪比大于26dB。显然在小信号时上述的量化噪 音就可能太大而达不到这个要求。
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图3.3 30/32 路PCM的帧结构
32路PCM标准帧结构（2）
32路PCM标准帧总码率 每帧周期125μs，分为32个时隙，每个时隙3.9 μs。 16帧合成一复帧，一复帧占用时间为： 125 μs×16=2ms； 由于8kHz采样，因此， 总码率=32（路）×8（bit）×8000（Hz） =2.048Mb/s 每一话路的码率=8×8000=64kb/s
PCM系统传输介质 ① 基群PCM----采用市话对称电缆； ② 二次群----采用对称平衡电缆、低电容或微 型同轴电缆； ③ 三次群以上----可用同轴电缆或毫米波波导 等作为传输介质。
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3.2 数字交换系统的终端接口
3.2.1 用户模块 3.2.2 中继器 3.2.3 音频信号的产生、发送和接收
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3.2.1 用户模块
用户级分为用户模块和远端用户模块，结构 基本一致，其主要作用是集中话务量。 远端用户模块与用户模块的主要区别在于多 了数字中继，以完成PCM码型转换和信令发送 和接收。
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3.2.1.1 基本结构
用户处理机 完成用户话路的控制； 用户接口电路 完成用户话机送来的模拟信号的模/数转换。 T接线器组成的交换网络 实现用户线的话务集中和扩散功能。 串/并和并/串变换电路 配合T接线器的工作，其周边需要串/并和并/串变换电路。 数字交换网络的接口电路 用于同数字交换网络的接口。
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32路PCM标准帧结构（1）
16帧 125μs×16=2ms
F0
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F8
F9
F10 F11 F12 F13 F14 F15
32时隙 256比特 125μs
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031
第三章 数字程控交换的硬件接口 及交换网络
信科系 何小其
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本章主要内容
3.1 3.2 3.3 3.4 语音数字化基础 数字交换系统的终端接口 数字交换网络 总结
2
3.1 语音数字化基础
3.1.1 PCM的基本原理 3.1.2 PCM时分多路通信 3.1.3 PCM高次群
3
3.1 语音数字化基础
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那么对相同的值，不同的方法就有不同的结果。
表3.1 量化举例 量化前的值/V 舍去型 6.6 6.1 0.1 6 6 0 量化后输出值 补足型 7 7 1 四舍五入型 7 6 0
以上的量化方法不管是哪种都有一个共同的 特点，就是量化级别是均匀的，也就是说不论信 号大小其绝对误差是相同的。
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信噪比
32
HW 用户电路 串/并
用户电路 串/并
用 户 级 交 换 网 络
并/串
信 号 提 取 插 入
网 络 接 口
至数字 交换网络 HW
收号器
扫 描 存 储 器
分 配 存 储 器
微 处 理 机
图3.5 用户模块结构
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3.2.1.2 模拟用户电路
目前数字交换机中用户电路功能可以归纳为 BORSCHT这七个功能，具体是： B（Battery feeding）馈电 O（Overvoltage protection）过压保护 R（Ring control）振铃控制 S（Supervision）监视 C（CODEC﹠filters）编译码和滤波 H（Hybrid circuit）混合电路 T（Test）测试
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① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
一、馈电（Battery Feeding）
连在交换机上的电话机用户，无 论通话与否，都要由交换机向其 馈电。 馈电电压一般为-48V，在通话时 的馈电电流在20~50mA。 馈电方式有电压馈电和电流馈电 两种。 电压馈电（图3.6）有两个电感线 圈，对语音信号呈高阻抗，而对 直流馈电电流是低电阻。这样一 方面可以向用户供电，另一方面 对语音信号可有较小损失。
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时隙和帧示例
单路PCM取样频率：8KHz；周期：125μs 为了进行时分多路通信，就应将125 μs划分成多个 时隙来安排复用的话路，常见的有24路、32路等。
一帧 1 2 3 时隙 图3.2 时分多路复用示意图 31 32
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多路帧结构
帧结构 所谓帧结构就是在一帧或取样周期内的时 间分配关系，它包括了时隙、码位、同步和 标志信号的分配关系。 由帧结构可以方便地求出多路PCM信号的数 码率。
F1 a b c d a b c d
奇帧 第一路 第十七路
保留给国内用 （目前固定为1） 目前固定为1
F2 a b c d a b c d
第二路 第十八路
F15 a b c d a b c d
第十五路 第三十一路
（1）A1比特用于帧 A2比特用于复帧 用于失步时的远端告警 （正常为0，告警为1） （2）当b、c或d不用时，固定 b=1，c=0，d=1
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3.1.1.1 取样
取样定理 传送带限连续信号时，只要其取样频率达到 所传交流信号带宽的2倍以上，则只需传送信 号取样值序列就能在接收端恢复出原模拟信 号。 语音信号取样 通常语音信号的频率范围在300～3400Hz； 一般语音信号取样频率定在8kHz。
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3.1.1.2 量化
什么是量化 所谓量化，就是将取样值用有限个量来表示。 例如我们将0-8V范围内的模拟量分为八级，每 级1V。即0～1V为0级，1 ～ 2V为第1级……用这8级 的量去量化输入信号。 量化的方法大致有以下三种： 舍去法。即将小于1V的尾数舍去； 补足法。即将小于1V的尾数补足为1V； 四舍五入型。