现代通信新技术第二次
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15．经理秘书功能
a.通过通道码相互呼叫 b.呼叫转移，呼叫经理分机忙或缺席时，呼叫转到秘书分
机上。呼叫经理/秘书不应答，呼叫转至目的分机。 c.强插，当经理/秘书呼叫遇忙时，经理或秘书可拨强插代
码，插入对方通话。 d.自动回叫。 e.出入自由，经理/秘书可自由退出/返回经理/秘书组。
2020/2/27
• 声音信号的强度在一个范围内随时随刻发生着改变， 声音信号的动态范围：语音信号大概有20～40分贝的 动态范围；交响乐、戏剧等声音的动态范围可高达 60～80分贝。
2020/2/27
4
音频信号
人的听觉特性
• 人对声音强弱的感觉 • 人对声音频率的感觉 • 人类听觉的频响特性 • 人类听觉的掩蔽效应
2）量化——对每个样本舍入到量化级别上
3）编码——对每个舍入后的样本进行编码
2020/2/27
9
脉冲编码调制(PCM)的原理 Communication
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
Βιβλιοθήκη Baidu1.2
PCM 脉冲
3
4
3
3
4
（有量化误差）
1
011 100 011 011 001 100
PCM 输出 011100011011001100
STM-16
2488320
STM-64
9953280 (简称10Gb/s)
STM-256
39813120 (简称40Gb/s)
·STM-N为第N级同步传输模块
著名的E1接口
·基群，二次群，三次群，四次群属于准同步数字系列
2020/2/27
19
• 语音数字化 • 程控交换机 • 语音的压缩处理
Communication
2020/2/27
23
数字程控电话交换机的功能 Communication
交换机的功能（可选 ）
1．遇忙自动回铃
呼叫听忙音时，挂机等待，当被叫闲时系统自动通知您。
2．不应答自动回铃
呼叫长时间听回铃音，无人应答，当被叫下次通话后系统自动通知您。
3．穿梭
在通话的过程中，可暂时与第三方通话，然后返回。
4．遇忙呼叫转移
路数
A律 信息速率kb/s
路数
基群
1544
24
2048 (2M)
30
二次群
6312
96
8448 (8M)
120
三次群
32064或44736
480或670
34368 (34M)
480
四次群
97728或274176 1440或4032
139264 (140M)
1920
STM-1 STM-4
Rb=155520 kb/s （155.520Mb/s，通称155M） 622080
7．特服分机
呼叫特服分机(如火警，匪警)时，特服分机持续振铃，直到对方应答 为止。
8．三方会议
可实现三方用户同时通话，相互讨论
9．公共缩位拨号
为保密或方便起见，把某些常用号码定义一个缩位码
10．个人缩位拨号
普通分机可把经常使用的电话号码自编一个代码。
11．恶意电话跟踪
当您确认某次呼叫怀有恶意时，可锁定该电话位置。
2020/2/27
8
脉冲编码调制(PCM)的原理 Communication
采样时钟 PAM 信号
PCM 信号
模拟话音
抽样电路
量化和编码
数声字音化
• PCM过程包括：抽样、量化、编码
• 语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转 换成数字信号。这需要经过三个步骤：
1）采样——按一定间隔对语音信号进行采样
• 对大信号来说，虽然绝对量化误差较大， 但是因为：（1）大信号出现的机会不多， （2）信噪比（相对误差）与小信号是一 致的，所以对总的话音质量影响不大。
非均匀量化也是一种压缩
2020/2/27
12
*PCM－折线近似
• A律：13折线 • u律：15折线
Communication
2020/2/27
30
话路子系统-用户电路
Communication
用户电路：模拟话机与交换网络的接口电路
功能： BORSCHT七项功能
– 馈电 B(Battery Feeding) – 过压保护 O(Over Voltage Protection) – 振铃 R(Ringing) – 监视 S(Supervision) – 编译码和滤波 C(CODEC & Filters) – 混合电路（二/四线转换） H(Hybrid Circuit) – 测试 T(Test)
2020/2/27
31
话路子系统-用户电路
Communication
2020/2/27
32
交换网络-时间接线器
TS3 TS19
Communication
19
19
3
2020/2/27
33
数字空分接线器(S 接线器) Communication
TS12 TS8
0
1
2 TS12 TS8
012
0
82
1
对于采样频率为8 kHz，样本精度为13位、14位或者
16位的输入信号，使用m 律压扩编码或者使用A律压
扩编码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位， 输出的数据率为64 kb/s。这个数据就是CCITT推荐
的G.711标准。
2020/2/27
15
*曾量调制-音乐保真 • 量化图示
Communication
Communication
现代通信新技术
北京邮电大学
张永军
yjzhang@bupt.edu.cn 62281173-603
2020/2/27
1
第二章：信息处理技术基础 Communication
语音处理和交换
• 语音数字化处理 • 程控数字交换机 • 语音的压缩处理
通知：下周停课一次（顺延）
2020/2/27
2020/2/27
10
脉冲编码调制(PCM)基本原理 Communication
采样时钟 PAM 信号
PCM 信号
模拟话音
抽样电路
量化和编码
数声字音化
--话音信道带宽<4KHz --采样时钟频率：8KHz (> 2倍话音最大频率) --量化级数：256级 (8位二进制码表示) --数据率：8000次/s*8bit = 64Kb/s
电路交换系统分类 人工交换系统 自动交换系统
模拟交换系统
机电式交换系统 空分全电子
数字交换系统
程控数字交换系统
Communication
发 展 方 向
2020/2/27
28
程控交换系统基本结构图 Communication
2020/2/27
29
硬件功能结构
Communication
2020/2/27
话音业务走向无线化
－2009年（？），75％的呼出分钟由移动发起（04年为20％） －2009年（？），35％目前的消费类PSTN用户（4亿）将停止使用传统的
固话，而只要靠移动或VOIP业务
话音业务收入将继续下降
－2009年（？），消费类PSTN业务收入将降低40％ －2010年前，低成本话音将是3G的主要驱动力 －2010年，3G话音价格将比主导的2G语音便宜50%
Communication
2020/2/27
5
音频业务
Communication
普通电话业务
普通电话业务是发明最早和应用最为普及的一种通 信业务，它在基于电路交换原理的电话交换网络支持下， 提供人们最基本的点到点语音（300-3400Hz）通信功能。
根据通信距离和覆盖范围电话业务可分为市话业务、 国内长途业务和国际长途业务。
26
数字程控电话交换机的功能 Communication
16．搜寻组
a.组内搜寻闲分机振铃。 b.代接电话。 c.出入自由。
17．强插
具有该功能的分机，呼叫某分机时遇忙，则可强插 进对方通话。
18．免打扰
设置免打扰功能后，所有呼叫该分机的电话将转至 话务台。
19. 一号通
2020/2/27
27
数字电路交换技术的演进
2020/2/27
12 2
0
127 34
TS12 TS8 0 1 2
TS12 TS8 2M间时隙交换 输入控制方式
时分交换和空分交换综合应用Communication
终端A
中间时隙
2020/2/27
终端或线路B
35
市话接续的信令传送流程 Communication
2020/2/27
挂机
36
移动电话的信令传送流程 Communication
2020/2/27
7
音频信号的数字化
Communication
语音数字化的目的：便于传输或存储
信源 信宿
信源编码 存储
信源解码
信道编码 信道译码
调制 解调
发射 传输媒质
接收
对传输的语音数字化通常采用PCM方法： PCM: 脉冲编码调制（Pulse Coded Modulation） ，简
称脉码调制，指一种利用一系列数字采样来表示音频信号 的方法。
2020/2/27
16
*A律PCM 30/32 基群帧结构 Communication
速率： X×Y＝2048Kb/s ＝2.048Mb/s
2020/2/27
17
*PCM数字复接的应用
Communication
2020/2/27
18
*PCM数字复接系列
Communication
制式 等级
μ律 信息速率kb/s
2020/2/27
20
电话网结构
长途网
C1
四级 、 二级
本地网
C2
汇接局
C3
端局
C4
支局
C5
远端模块
2020/2/27
21
Communication
长途网
本地 网
*电话网的编号计划
Communication
国际长途字冠＋国家号码＋长途区号＋本地号码
00
86
10 62281173
2020/2/27
22
数字程控电话交换机的功能 Communication
交换机的功能（通用）
(1) 能及时发现哪一个用户有呼叫请求； (2) 要记录被叫用户的号码； (3) 能判别被叫用户当前的使用状态； (4) 若被叫用户空闲，则交换机应选择一条空闲链将 主叫和被叫用户连通，使双方进入通话状态； (5) 通话结束时，必须及时进行拆线释放处理；
现在还可以为用户提供来电显示、三方通话、转移呼叫、 会议电话、短消息收发等增值功能。还可以提供传真、 互联网拨号接入等功能。
智能网业务
IP电话
2020/2/27
6
音频业务
Communication
话音业务的命运
话音业务将成为标准化的廉价日用品
－2009年（？），所有技术（PSTN/VOIP/移动）所有距离的话音业务都将 是标准价，不限时的包月制语音价格将是PSTN和VOIP的标准模式
13
*PCM－编码规则
Communication
2020/2/27
M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7
极性码 段落
线性量化
14
*PCM－非均匀量化的应用 Communication
A律(A-Law)压扩(G.711)主要用在欧洲和中国大陆等地 区的数字电话通信中
μ 律(μ -Law)压扩(G.711)主要用在北美和日本等地区的 数字电话通信中。
12．跟我来（Follow me）
凡打到设置了该功能的电话的呼叫，均转至定义的另一分机
2020/2/27
25
数字程控电话交换机的功能 Communication
13．音乐保持（music on hold）
在电话转接过程中，呼叫方听音乐。
14．热线（hot line）
摘机直接与某预定义的某分机通话。
∴每路PCM信号的速率 = 64Kbps
2020/2/27
11
奈奎斯特定理 （采样定理）：
如果连续变化的 模拟信号最高频 率为F，若以2F的 采样频率对其采 样，则采样得到 的离散信号序列 就能完整地恢复 出原始信号。
*PCM－非均匀量化
Communication
• 对小信号采用小的量化间隔，对大信号 采用大的量化间隔，这样可以用较少的 位数编码。
• 移动台（MS）主叫:
MS 呼叫请求
BSS
呼叫请求确认
信令连接建立
连接请求
呼叫信息
连接确认
分配命令
分配完成
MSC/VLR
回铃 铃停
连接 连接
Hello
2020/2/27
业务通信
37
开始记费
PSTN
振铃 摘机 Hello
智能网
业务生成与 业务处理分开
2
音频信号
Communication
音频信息主要是指由自然界中各种音源发出的可 闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐。
2020/2/27
3
音频信号
Communication
音频信号特性
• 音频信号是随时间变化的连续媒体，对音频信号的处 理要求有比较强的时序性，即较小的延时和时延抖动。
• 不同类型的发声体其声音信号的频谱分布各不相同。 语音的主要能量分布较窄，大概为100Hz～5kHz；歌 唱声的频谱要宽的多，大概为82Hz～10kHz；各种乐 器发声的频谱范围一般要到20～20kHz。
设置此功能的分机忙时，则呼叫它的电话转至预设置的另一分机。
5．不应答遇忙转移
设置此功能的分机久不应答呼叫时，电话转至预设的另一分机。
6．公共应答紧急服务
当发生重大时间时，通过电铃或汽笛发出信号，任何用户可在任一分机
上应答呼叫。
2020/2/27
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数字程控电话交换机的功能 Communication
a.通过通道码相互呼叫 b.呼叫转移，呼叫经理分机忙或缺席时，呼叫转到秘书分
机上。呼叫经理/秘书不应答，呼叫转至目的分机。 c.强插，当经理/秘书呼叫遇忙时，经理或秘书可拨强插代
码，插入对方通话。 d.自动回叫。 e.出入自由，经理/秘书可自由退出/返回经理/秘书组。
2020/2/27
• 声音信号的强度在一个范围内随时随刻发生着改变， 声音信号的动态范围：语音信号大概有20～40分贝的 动态范围；交响乐、戏剧等声音的动态范围可高达 60～80分贝。
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4
音频信号
人的听觉特性
• 人对声音强弱的感觉 • 人对声音频率的感觉 • 人类听觉的频响特性 • 人类听觉的掩蔽效应
2）量化——对每个样本舍入到量化级别上
3）编码——对每个舍入后的样本进行编码
2020/2/27
9
脉冲编码调制(PCM)的原理 Communication
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
Βιβλιοθήκη Baidu1.2
PCM 脉冲
3
4
3
3
4
（有量化误差）
1
011 100 011 011 001 100
PCM 输出 011100011011001100
STM-16
2488320
STM-64
9953280 (简称10Gb/s)
STM-256
39813120 (简称40Gb/s)
·STM-N为第N级同步传输模块
著名的E1接口
·基群，二次群，三次群，四次群属于准同步数字系列
2020/2/27
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• 语音数字化 • 程控交换机 • 语音的压缩处理
Communication
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数字程控电话交换机的功能 Communication
交换机的功能（可选 ）
1．遇忙自动回铃
呼叫听忙音时，挂机等待，当被叫闲时系统自动通知您。
2．不应答自动回铃
呼叫长时间听回铃音，无人应答，当被叫下次通话后系统自动通知您。
3．穿梭
在通话的过程中，可暂时与第三方通话，然后返回。
4．遇忙呼叫转移
路数
A律 信息速率kb/s
路数
基群
1544
24
2048 (2M)
30
二次群
6312
96
8448 (8M)
120
三次群
32064或44736
480或670
34368 (34M)
480
四次群
97728或274176 1440或4032
139264 (140M)
1920
STM-1 STM-4
Rb=155520 kb/s （155.520Mb/s，通称155M） 622080
7．特服分机
呼叫特服分机(如火警，匪警)时，特服分机持续振铃，直到对方应答 为止。
8．三方会议
可实现三方用户同时通话，相互讨论
9．公共缩位拨号
为保密或方便起见，把某些常用号码定义一个缩位码
10．个人缩位拨号
普通分机可把经常使用的电话号码自编一个代码。
11．恶意电话跟踪
当您确认某次呼叫怀有恶意时，可锁定该电话位置。
2020/2/27
8
脉冲编码调制(PCM)的原理 Communication
采样时钟 PAM 信号
PCM 信号
模拟话音
抽样电路
量化和编码
数声字音化
• PCM过程包括：抽样、量化、编码
• 语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转 换成数字信号。这需要经过三个步骤：
1）采样——按一定间隔对语音信号进行采样
• 对大信号来说，虽然绝对量化误差较大， 但是因为：（1）大信号出现的机会不多， （2）信噪比（相对误差）与小信号是一 致的，所以对总的话音质量影响不大。
非均匀量化也是一种压缩
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*PCM－折线近似
• A律：13折线 • u律：15折线
Communication
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话路子系统-用户电路
Communication
用户电路：模拟话机与交换网络的接口电路
功能： BORSCHT七项功能
– 馈电 B(Battery Feeding) – 过压保护 O(Over Voltage Protection) – 振铃 R(Ringing) – 监视 S(Supervision) – 编译码和滤波 C(CODEC & Filters) – 混合电路（二/四线转换） H(Hybrid Circuit) – 测试 T(Test)
2020/2/27
31
话路子系统-用户电路
Communication
2020/2/27
32
交换网络-时间接线器
TS3 TS19
Communication
19
19
3
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数字空分接线器(S 接线器) Communication
TS12 TS8
0
1
2 TS12 TS8
012
0
82
1
对于采样频率为8 kHz，样本精度为13位、14位或者
16位的输入信号，使用m 律压扩编码或者使用A律压
扩编码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位， 输出的数据率为64 kb/s。这个数据就是CCITT推荐
的G.711标准。
2020/2/27
15
*曾量调制-音乐保真 • 量化图示
Communication
Communication
现代通信新技术
北京邮电大学
张永军
yjzhang@bupt.edu.cn 62281173-603
2020/2/27
1
第二章：信息处理技术基础 Communication
语音处理和交换
• 语音数字化处理 • 程控数字交换机 • 语音的压缩处理
通知：下周停课一次（顺延）
2020/2/27
2020/2/27
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脉冲编码调制(PCM)基本原理 Communication
采样时钟 PAM 信号
PCM 信号
模拟话音
抽样电路
量化和编码
数声字音化
--话音信道带宽<4KHz --采样时钟频率：8KHz (> 2倍话音最大频率) --量化级数：256级 (8位二进制码表示) --数据率：8000次/s*8bit = 64Kb/s
电路交换系统分类 人工交换系统 自动交换系统
模拟交换系统
机电式交换系统 空分全电子
数字交换系统
程控数字交换系统
Communication
发 展 方 向
2020/2/27
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程控交换系统基本结构图 Communication
2020/2/27
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硬件功能结构
Communication
2020/2/27
话音业务走向无线化
－2009年（？），75％的呼出分钟由移动发起（04年为20％） －2009年（？），35％目前的消费类PSTN用户（4亿）将停止使用传统的
固话，而只要靠移动或VOIP业务
话音业务收入将继续下降
－2009年（？），消费类PSTN业务收入将降低40％ －2010年前，低成本话音将是3G的主要驱动力 －2010年，3G话音价格将比主导的2G语音便宜50%
Communication
2020/2/27
5
音频业务
Communication
普通电话业务
普通电话业务是发明最早和应用最为普及的一种通 信业务，它在基于电路交换原理的电话交换网络支持下， 提供人们最基本的点到点语音（300-3400Hz）通信功能。
根据通信距离和覆盖范围电话业务可分为市话业务、 国内长途业务和国际长途业务。
26
数字程控电话交换机的功能 Communication
16．搜寻组
a.组内搜寻闲分机振铃。 b.代接电话。 c.出入自由。
17．强插
具有该功能的分机，呼叫某分机时遇忙，则可强插 进对方通话。
18．免打扰
设置免打扰功能后，所有呼叫该分机的电话将转至 话务台。
19. 一号通
2020/2/27
27
数字电路交换技术的演进
2020/2/27
12 2
0
127 34
TS12 TS8 0 1 2
TS12 TS8 2M间时隙交换 输入控制方式
时分交换和空分交换综合应用Communication
终端A
中间时隙
2020/2/27
终端或线路B
35
市话接续的信令传送流程 Communication
2020/2/27
挂机
36
移动电话的信令传送流程 Communication
2020/2/27
7
音频信号的数字化
Communication
语音数字化的目的：便于传输或存储
信源 信宿
信源编码 存储
信源解码
信道编码 信道译码
调制 解调
发射 传输媒质
接收
对传输的语音数字化通常采用PCM方法： PCM: 脉冲编码调制（Pulse Coded Modulation） ，简
称脉码调制，指一种利用一系列数字采样来表示音频信号 的方法。
2020/2/27
16
*A律PCM 30/32 基群帧结构 Communication
速率： X×Y＝2048Kb/s ＝2.048Mb/s
2020/2/27
17
*PCM数字复接的应用
Communication
2020/2/27
18
*PCM数字复接系列
Communication
制式 等级
μ律 信息速率kb/s
2020/2/27
20
电话网结构
长途网
C1
四级 、 二级
本地网
C2
汇接局
C3
端局
C4
支局
C5
远端模块
2020/2/27
21
Communication
长途网
本地 网
*电话网的编号计划
Communication
国际长途字冠＋国家号码＋长途区号＋本地号码
00
86
10 62281173
2020/2/27
22
数字程控电话交换机的功能 Communication
交换机的功能（通用）
(1) 能及时发现哪一个用户有呼叫请求； (2) 要记录被叫用户的号码； (3) 能判别被叫用户当前的使用状态； (4) 若被叫用户空闲，则交换机应选择一条空闲链将 主叫和被叫用户连通，使双方进入通话状态； (5) 通话结束时，必须及时进行拆线释放处理；
现在还可以为用户提供来电显示、三方通话、转移呼叫、 会议电话、短消息收发等增值功能。还可以提供传真、 互联网拨号接入等功能。
智能网业务
IP电话
2020/2/27
6
音频业务
Communication
话音业务的命运
话音业务将成为标准化的廉价日用品
－2009年（？），所有技术（PSTN/VOIP/移动）所有距离的话音业务都将 是标准价，不限时的包月制语音价格将是PSTN和VOIP的标准模式
13
*PCM－编码规则
Communication
2020/2/27
M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7
极性码 段落
线性量化
14
*PCM－非均匀量化的应用 Communication
A律(A-Law)压扩(G.711)主要用在欧洲和中国大陆等地 区的数字电话通信中
μ 律(μ -Law)压扩(G.711)主要用在北美和日本等地区的 数字电话通信中。
12．跟我来（Follow me）
凡打到设置了该功能的电话的呼叫，均转至定义的另一分机
2020/2/27
25
数字程控电话交换机的功能 Communication
13．音乐保持（music on hold）
在电话转接过程中，呼叫方听音乐。
14．热线（hot line）
摘机直接与某预定义的某分机通话。
∴每路PCM信号的速率 = 64Kbps
2020/2/27
11
奈奎斯特定理 （采样定理）：
如果连续变化的 模拟信号最高频 率为F，若以2F的 采样频率对其采 样，则采样得到 的离散信号序列 就能完整地恢复 出原始信号。
*PCM－非均匀量化
Communication
• 对小信号采用小的量化间隔，对大信号 采用大的量化间隔，这样可以用较少的 位数编码。
• 移动台（MS）主叫:
MS 呼叫请求
BSS
呼叫请求确认
信令连接建立
连接请求
呼叫信息
连接确认
分配命令
分配完成
MSC/VLR
回铃 铃停
连接 连接
Hello
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业务通信
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开始记费
PSTN
振铃 摘机 Hello
智能网
业务生成与 业务处理分开
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音频信号
Communication
音频信息主要是指由自然界中各种音源发出的可 闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐。
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音频信号
Communication
音频信号特性
• 音频信号是随时间变化的连续媒体，对音频信号的处 理要求有比较强的时序性，即较小的延时和时延抖动。
• 不同类型的发声体其声音信号的频谱分布各不相同。 语音的主要能量分布较窄，大概为100Hz～5kHz；歌 唱声的频谱要宽的多，大概为82Hz～10kHz；各种乐 器发声的频谱范围一般要到20～20kHz。
设置此功能的分机忙时，则呼叫它的电话转至预设置的另一分机。
5．不应答遇忙转移
设置此功能的分机久不应答呼叫时，电话转至预设的另一分机。
6．公共应答紧急服务
当发生重大时间时，通过电铃或汽笛发出信号，任何用户可在任一分机
上应答呼叫。
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数字程控电话交换机的功能 Communication