数字调度通信的基本知识

3、PCM30/32的帧结构
我国采用的是A律系列，因此这里我们重点介绍A律的基群帧结构， 图3-24所示为A律PCM基群帧结构。在A律PCM基群中，一帧共32个时隙。 各个时隙按照0到31顺序编号，分别称为TS0～TS31。其中TS0用于帧同步， TS16用于传送话路信令，其余30个时隙用于传送30路电话信号的编码信号。 每个时隙包含8位数字比特，一帧内共含有256个比特。 TS0用于帧同步， 时隙TS0中第一位保留用于国际间通信。在偶数帧时在TS0的2～8位插入同 步码组0011011，接收端识别出帧同步码组后，即可建立正确的路序。奇数 帧时，TS0的第二位固定为1，以避免接收端错误识别为帧同步码组；第三 位是 帧失步告警码，本地帧同步时传送0，失步时传送1；其余比特保留给国内通 信用。 TS16传送话路信令。话路信令是为电话交换需要编成的特定码组， 用以传送占用、摘机、挂机、交换机故障等信息。由于话路信令是慢变化的 信号，可以用较低速率的码组表示。话路信令按复帧传送，由16帧组成一个 复帧，周期为2ms，复帧中各帧编号为F0～F15。话路信令的8位码分为前4 位和后4位。在帧F0的TS16中前4位码用于传送复帧同步的码组0000，后4 位中的2A位为复帧失步告警码，其余三位为备用比特。在帧F1～F15中 TS16用于传送各话路的信令，前4位和后4位分别传送一个话路的信令。 在A律基群帧结构中每帧共32个时隙，其中有30个时隙用于传送30电话 信号，因此A律PCM基群也称PCM 30/32路制式。
话音存储器 0 0 1 1 a 2 2 b 3 3 c
0 1
1 0
n
c
b
2
a K入 N 31 N n N K出 N
c
n
a
2
b
TSN TS3 TS TS1
TSNTS3 TS TS1
►在TSN时隙时，K入和K出分别与接点N#入和N#出相连接。 ►输入端将话音信息n就存入话音存储器的N#单元。 ►输出端将3#单元内存放的话音信息c送给TSN用户。
2
时隙交换原理
基带信号 m1 (t) m2 (t) m n-1 (t) mn (t) 发送端 低通滤波器 n－1
同步
低通滤波器 1
低通滤波器 2
2m1 ′ (t) 2m (t) ２′
m (t) n-1 ′
mn ′ (t)
接收端
低通滤波器 n
时分复用系统示意图
2、时分多路复用
从语音模拟信号转换成数字信号的 过程中可知，为确保接收端能将离散 的数字信号还原成连续的模拟信号， 抽样频率需采用8000Hz，即每隔 125μs抽样一次。因此，就PCM时分 通信而言，是把125μs时间分成许多 小段落，每一个小段落占一小段时间 间隔，将每一路信号的传输时间分配 在不同的时间间隔，以达到互相分开 的目的（每一路所占用的时间间隔称 为时隙）
0 1
1 0
n
c
b
2
a K入 N 31 N
b
TSN TS3 TS TS1
n
N
K出 N
TS1
►在TS1时隙时，K入和K出分别与接点1#入和1#出相连接。 ►输入端将话音信息a就存入话音存储器的1#单元。 ►输出端将2#单元内存放的话音信息b送给TS1用户。
2
时隙交换原理
话音存储器 0 0 1 1 a 2 2 b 3 3 c
帧同步时 隙 偶帧 TS0 × 0 0 1 1 0 1 1 帧同步信号
奇帧 TS0 × 1 A1 1 1 1 1 1
话路 信令时隙 时隙 (CH1- 0 0 0 0 1 A2 1 1 CH15) 复帧同 备用 步信号 比特 F1 a b c d a b c d
CH1 CH16 F2 a b c d a b c d CH2 CH17
量化
A律压缩采用的是十三折线 法
Y
1 7/8 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/8 1
1 1 128 64
1 32
8 7 6 5 4 3 2
斜率： 1段：16 2段：16 3段：8 4段：4 5段：2 6段：1 7段：0.5 8段：0.25
X
1 2
1 16
1 8
1 4
1
编码
所谓编码，就是用一组二进制脉冲来代表 已量化的样值脉冲，这个过程又称为模/数变 换，即A/D转换。下边是以13折线来讨论码位的
量化
非均匀量化就是非线性量化，其压、扩特性采用 的是近似于对数函数的特性。CCITT建议采用的压 缩率有两种，分别叫做A律和u律
A律的压缩系数（A）为87.6，用13折线来近似。 欧洲各国、中国的PCM设备采用这种压缩律。U律的 压缩系数（u）为255，用15折线来近似。北美各国 的PCM设备采用这种压缩律
下面是三个码位的比较、判断、确定
比较、判断、确定：极性码----段落码-----段内码
段落 序号 段落序号 段落码 c2 c3 c4 段落码 c2 c3 1 c4 1 1 段落范围 （单位:∆） 段落范围 2048~4096 （单位:∆） 量化电平 15 量化电平 14 15 14 14 12 14 11 12 10 11 9 10 8 9 7 8 6 7 5 6 4 5 3 4 2 3 1 2 0 1 0 段内码 c5 c6段内码 c7 c8 1 1c1c1 c c 5 6 7 8 111 11 01 1 111 01 11 0 111 01 00 1 101 11 10 0 101 10 01 1 101 00 11 0 101 00 00 1 011 10 10 0 010 11 01 1 010 01 11 0 010 01 00 1 000 11 10 0 000 10 01 1 000 00 11 0 000 00 00 1 0000
TSj B TSi A
交 换 网 络
TSj A
TSi B
2
时隙交换原理
话音存储器 0 0 1 1 a 2 2 b 3 3 c
0 1
1 0
n
c
b
2
a K入 N 31 N n N K出 N
TSN TS3 TS TS1
时序开关K入和K出同步旋转（以每秒旋转8000周）。
2
时隙交换原理
话音存储器 0 0 1 1 a 2 2 b 3 3 c
话路 时隙 (CH16CH29)
CH30
3.91μs
保留给 国内通 信用
图3-24PCM基群帧结构
F15 a b c d a b c d CH15 CH30
1
数字交换原理
1、交换机的任务 是要通过数字交换网络来实现任意两个用户之间 的语音交换，即要在这两个用户之间建立一条数字 话音通道。 2、数字交换的本质 完成两个用户不同时隙内的信息交换。
x(t) 抽 PAM 量 样 化
编 码
PCM
信 道
PCM
解 码
低 通 滤 波
x(t)
2、时分多路复用
在一对传输线上，传输多个话路信息，这就是 多路复用。多路复用通常有频分制（FDM）和时分 制（TDM）两种 •FDM：以频率作为分割信号的参量；采用模拟技 术，对计算机通信不太合适。 •TDM：以时间作为分割信号的参量；即信号在时 间位置上分开但它们能占用的频带是重叠的。当传 输信道所能达到的数据传输速率超过了传输信号所 需的数据传输速率时即可采用TDM；PCM通信常称 为时分多路通信如下图为时分复用系统图
量化过程
q7 m6 q6 m5 q5 m4 q4 m3 q3 m2 q2 m1 q1 {m(kT)} 量化器 {mq(kT)} T 2T 3T 4T 5T 6T 7T m(6T) mq(6T) mq(t)
信号的实际值
量化误差
信号的量化值
m(t)
t
量化处理：将抽样 信号幅度范围划分 为若干互不重叠的 子区间，每个子区 间都用其中的一个 给定值来代表。量 化处理的器件为量 化器。 量化器的输为m(kT, ) 输出信号为
安排。码位由三部分组成。
（1）极性码 0
样值脉冲有正、负之分，当 0 =”1“ 代表样值为负脉冲 （2）段落码 A律13折线单方向分为8段，非均匀分段，从小信号的第1 段开始到大信号的第8段为止，各段的长度不一样，段落
起始电平、量化值范围也不一样。
（3）段内电平码 每个段落内又均匀等分成16个量化级，由于非线性量化分 段每一段落长度不一样，各段落间的级差也不一样
0 1
1 0
n
c
b
2
a K入 N 31 N n N K出 N
n
a
2
b
TSN TS3 TS TS1
TS3 TS TS1
►在TS3时隙时，K入和K出分别与接点3#入和3#出相连接。 ►输入端将话音信息c就存入话音存储器的3#单元。 ►输出端将N#单元内存放的话音信息n送给TS3用户。
2
时隙交换原理
话音存储器 0 0 1 1 a 2 2 b 3 3 c
量化
M个抽样值区间是等间隔划分的,称为均匀量化。 非均匀量化法的原理：非均匀量化是一种在信号动 态范围内，量化分级不均匀、量化阶距不相等的量化 M个抽样值区间也可以不均匀分，称为非均匀量化。 在均匀量化时，由于量化分级间隔是均匀的，对大信 号和小信号量化阶距相同，因而小信号时的相对误差 大，大信号的相对误差小
3
2 1
在每个段落内部都是均匀等分为16个量 化电平；但每个段落的量化间隔大小不 同；所以总体看来是非均匀量化。
1、PCM传输系统
模拟语音信号在发送端经过抽样、量化和 编码以后得到了PCM信号，该信号经过传输线 路送到对端。在接收端将收到的PCM信号还原 成语音信号。 将PCM信号还原为模拟信号，要经过练得 步骤：第一步通过解码器将PCM信号还原成与 发送端一样的量化样值，也就是把PCM信号转 换成PAM信号，这个过程称为数/模转换（D/A 转换）；第二步将PCM信号通过低通滤波器， 是离散的PAM信号恢复为原有的连续语音信号。 下图为数字传输的原理图。
1 2 3
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数字调度通信的基本知识
一、模拟信号数字化的基本原理
二、时分多路通信的概念 三、数字交换的基本原理
四、区段数字调度的基础知识
模拟信号的数字化， 将模拟信号变为PCM信号，必须经过
抽样、量化பைடு நூலகம்编码三个步骤
采用脉冲编码调制（PCM）的方法
mq (kT )
量化噪声
mq(kT)与m(kT)之间的误差称为量化误差。 对于语音、 图像等随机信号，量化误差也是随机 的,它像噪声一样影响通信质量，因此又称为量化噪 声,通常用均方误差来度量。 量化噪声形成后，在接受端是无法去掉的， 由量化误差产生的功率为量化噪声功率，通常用 Nq 表示 由mq(kT)产生的功率称为量化信号功率，用Sq表 示Sq/Nq是量化信噪功率比，它是衡量量化性能好坏 的最常用的指标
复 帧 结构
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 32路时隙，256 bit , 125s
16帧， 2.0ms
帧 TS 1 293031 1 结构 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728
模拟信号数字化的基本原理
抽样
抽样是把时间连续的模拟信号转换成一系列时 间离散幅度连续的抽样值的过程。过程如下图 抽样定理：对于一个最高频率为Fm的模拟信号，只要 抽样频率以 fs大于或等于2 Fm 的速率进行抽样，其抽出的样值 可以完成表征原信号，因此抽样间隔时间T≤1/(2Fm)。 可以简单地概括为：抽样就是将模拟信号变为幅度连续、 时间离散化的抽样脉冲信号，即PAM信号
8
8
7 6 5 4
1024~2048 7 1 11 1 1 0 2048~4096 512~1024 6 1 11 0 0 1 1024~2048 10 0 5 1 01 01 1 4 1 00 011 010 010 2 001 001 1 000 000 3 512~1024 256~512 256~512 128~256 128~256 64~128 64~128 32~64 32~64 0~32 0~32
f (t) f (t) fs(t) 抽样器 o t
fs(t)
P(t)
(1)
o T s
t
2Ts -Ts o
Ts 2Ts
t
量化
模拟信号抽样后变成在时间上离散的信号，但仍然是 模拟信号。这个抽样信号必须经过量化才成为数字信号。 抽样信号在时间上是离散的，但其幅度取值是连续的。 数字信号是用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值。 若用n位二进制数编码表示幅值,最多能表示2n个电平,用这 些电平对抽样信号幅度做离散化处理,即量化。