PCM课程培训教材

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1、1 PCM基础知识 2 PCM原理 PCM就是脉冲编码调制 PulseCodeModulation 通过脉冲编码调制的方式把模拟电话进行数字化 仍然是目前世界各国主要采用的一种方式 数字通信的实现 带来了很多的好处抗干扰能力强可采用再生中继实现高质量的远距离通信 数字化 是建立综合业务数字网 ISDN 的必要条件数字信号易于加密适于集成化 3 模拟 数字 A D 8kHz 64kb s 模数转换 300 3400Hz 4 抽样定理 如果模拟信号的最高频率为F 若以2F的抽样频率对其抽样 则抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号 要转换的模拟数据主要是电话语音信号语音信号要在数字线路上传

2、输 必须将语音信号转换成数字信号 这需要经过三个步骤 抽样 按一定间隔对语音信号进行抽样量化 对每个样本舍入到量化级别上编码 对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号 脉码调制 PulseCodedModulation 模数转换 5 PCM转换过程举例 抽样 量化 编码 6 PCM三部曲 对模拟电话信号进行抽样 这是将连续信号在时间上离散化的过程 抽样 Sampling 量化 Quantization 编码 Encode 将已在时间上离散化了的信号进行量化 这是将时间上离散化的信号在幅度上也离散化的过程 将时间上和幅度上都已离散化了的信号进行编码成为数字形式 这是完成数字化的最后过

3、程 7 PCM三部曲 抽样 Sampling 抽样 按一定间隔对模拟信号进行抽样抽样定理 奈奎斯特定理 如果模拟信号的最高频率为F 若以大于等于2F的抽样频率Fs对其抽样 则抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号 模拟话音信号的最高频率为3400Hz 抽样频率Fs实际上采用8000Hz 模拟信号抽样完成后 得到的是在时间上离散化了的脉冲振幅调制 PAM 信号 抽样 Sampling 8 量化 对每个样本舍入到量化级别上 均匀量化与非均匀量化 量化 Quantization PCM三部曲 量化 Quantization 9 PCM三部曲 量化 Quantization 量化 导致失真 量

4、化 Quantization 10 非均匀量化 它的基本思想是在均匀量化前先对信号经过一次处理 对大信号进行压缩而对小信号进行较大的放大 即采用压缩的量化特性来改善小信号的信噪比 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 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 量化 Quantization 11 律压扩 律 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 它的提出早于A律 x为输入信号 规格化为 1 x 1 为确定

5、压缩量的参数 它反映最大量化间隔和最小量化间隔之比 取100 500 现在多采用 255 量化 Quantization 12 A律压扩 0 x 1 A 1 A x 1 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 在8位码中 通常采用A 87 6对于采样频率为8kHz 样本精度为13位 14位或者16位的输入信号 使用 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64kb s 这个数据就是CCITT推荐的G 711标准 量化 Quantization 13 PCM三部曲 编码 Encode 编码 对每个舍入后的样

6、本进行编码一般在PCM中采用二元码 在二元码中 用n个比特 总共组成2的n次方个量化级数N n并不是越大越好 需要根据通信质量要求适当选取目前国际上通用的是8位码 则量化级数N 256在PCM系统中常用的码型有自然二进码 折叠二进码和循环二进码 目前我们使用的PCM设备都是采用折叠二进码 完成编码过程后 模拟信号已转换成了数字信号 进而可以将此数字信号变换成适于信道传输的波形传到对方 对方收到信号后 再通过反变换重新得到原来的模拟信号 实现了整个通信过程 编码 Encode 14 PCM转换过程举例 15 话音信道带宽2倍话音最大频率 量化级数 256级 用8位二进制码表示 数据率 8000次

7、 s 8bit 64Kbit s每路PCM信号的速率 64Kbit s 模拟话音 抽样频率 PCM信号 抽样 量化和编码 数字化声音 f 4kHz fs 8kHz PCM各项指标 16 E1速率 32x8bit 125us 2 048Mb s E1帧格式 17 T1速率 193bit 125us 1 544Mb s T1帧格式 18 E1帧格式 19 复帧包括16帧 2ms 编号0 15TS0偶数帧 Y0011011 FAWTS0奇数帧 Y1A1XXXXX A1 帧定位丢失指示 0帧TS16 0000XA2XX 0000 复帧定位信号 A2 复帧定位丢失指示 Y 国际应用 X 没用 1 15帧

8、TS16 30个信道信令 E1帧格式 20 PCM与时分多路复用 TDM 21 PCM基础 多路复接技术 22 DS0 E1T1 DS1 E2DS2 E3DS3 E4 欧洲美国 ANSI PCM基础 复接体系 23 140MLTU 14034 82 348 14034 348 82 34Mb s 8Mb s 2Mb s 2Mb s PCM分插复用 140MLTU 24 抗噪声 干扰 能力强可以控制差错 提高了传输质量便于用计算机进行处理易于加密 保密性强可以传输语音 数据 影像 通用 灵活计算机通信仅在不得已的情况下 才会采用模拟通信 如通过电话线拨号上网 数字通信的优点 25 PCM设备系统

9、组成及常用接口介绍 26 接口模块 FXSFXOE MV 24V 35G 703 PCM设备原理框图 E1接口模块 时钟模块 网元控制模块 网管 交叉矩阵 27 FXS用户接口模块 FXS用户线接口单元主要实现如下功能 音频接口的二 四线转换收发电平软件调整铃流控制摘机检测PCM编解码过压过流保护 28 FXS技术指标 铃流电压铃流频率最大环路电阻电平特性线路阻抗收发电平频率响应空闲噪声串话失真 29 FXO交换机接口模块 FXO交换机接口单元主要实现如下功能 音频接口的二 四线转换收发电平软件调整铃流检测环路开合控制PCM编解码过压过流保护用户线测试开关 30 FXO接口技术指标 铃流识别电

10、压铃流频率最大环路电阻电平特性线路阻抗收发电平频率响应空闲噪声串话失真 31 E M接口模块 E M接口单元部分电路主要实现如下功能 音频接口的二 四线转换二线 四线传输方式控制收发电平软件调整E M线信令的发送和接收PCM编解码 32 E M接口技术指标 最大环路电阻电平特性线路阻抗收发电平频率响应空闲噪声串话失真 33 V 24 V 28低速数据接口 V 24数据接口单元完成数据格式转换符合ITU T建议V 24用于支持DTE和DTE DTE和DCE DCE和DCE之间的数据通信 34 G 703中速数据接口 提供ITU T64kbit sG 703建议接口模块同向和反向两种接口 35 V

11、 35数据接口 提供ITU TV 35建议的数据接口64kbits s或NX64kbits s速率 36 V 35数据接口 提供ITU TV 35建议的数据接口64kbits s或NX64kbits s速率 37 SAGEM FMX12设备介绍 38 设备结构 SAGEM FMX灵活的数字交叉连接设备FMX4 小容量FMX12 大容量 FMX4 FMX12 39 FMX12 1电源板 48V 可插两块配成1 1备份2GIE板 配置管理板 只插一块3COB板 交叉同步板 可插两块配成1 1备份12接口板 12槽位FMX4 1电源板 48V 110 220V只插一块2GIE板 配置管理板 只插一块

12、3COB板 交叉同步板 只插一块4接口板 4槽位 设备结构 40 设备功能 数字交叉连接 复用 2Mbit s通道迂回 数字接口 模拟接口 41 设备功能 作为通信网络接入设备 PCM必须具备灵活的软件操作功能 这只要体现在交叉连接性能上 为了满足组网的需求 SAGEM公司推出最新一代灵活的FMX系列数字交叉复用设备 交叉功能由先进的高集成芯片完成 用户只需登陆一端设备即可完成各站的时隙交叉配置 打破传统PCM人工交叉的作法 数字交叉连接 复用 42 中心站 时隙交叉连接 从2Mbit s数据流中提取nx64kbit s时隙进行交叉以满足不同方向的业务需 设备功能 数字交叉连接 复用 43 设

13、备功能 边缘站 把丰富多样的用户接口信号汇集至2Mbit s数据流 数字交叉连接 复用 44 设备功能 2Mbit s通道迂回 提供两条备份链路发送端主备同时工作 接收端根据链路性能提取质量优良的通道当主通道终断或信号恶劣时 业务无损伤切换到备通道减少传统调换电路的时间 45 数字接口 设备功能 2Mbit s板 A2S 提供4个标准的G 703E1接口与PDH SDH2Mbit s传输接口相连 整机可处理26个2M口 任意两个接口间可进行单个或多个 高速 时隙交叉V 24 V 28板 提供4个标准的V 28 DCE接口 同步速率达64kbit s 异步速率达38400bit s 兼容RS23

14、2 CV 24 V 11板 提供3个标准的X 24 V 11 V 35DCE接口 符合建议 V 11 V 24 V 35 X 24 X 21 速率 48 56 nx64kbit s 1 n 31 46 设备功能 数字接口 2线2B1Q板 提供2或4个2线2B1QU型口 符合G 960 G 961及ETSI定于的标准 DE TM3004DTR TM3002作为ISDN用户线路延伸 NT1 NTUs3XJ64板 提供3个复合G 703 G 823的同向J64接口 带64kbit s信令 连接数据适配器ADPCM板 ADPCM编码速率 32kbit s 4bits Ts 或16kbit s 2bit

15、s Ts 符合G 711Alawormlaw G 726标准 47 设备功能 模拟接口 用户板 带检测 提供6个2线电话接口 带宽为300 3400Hz符合标准 G 711 Alaw G 552 可配成热线电话或用户延伸 交换板 带检测 提供6个或12个2线交换接口 复合标准G 711 Alaw G 552与用户板一起配置成用户延伸2 4线EM板 提供6个2线或4线音频接口带宽为300 3400Hz每一路提供2组E M信令 符合标准 G 711 Alaw G 712 G 713 G 714 G 715可接Modems PABX 数据适配器 信令适配器 数字租用线路 48 网络管理 FMX可通过

16、SNMP协议进行中心监控管理通过V 11接口与SAGEM其它设备一起管理 代理主机 FMX V 11管理 FOT 49 NTU V 11 FMX NTU FMX FMX V 35 FMX V 11 FMX FMX V 35 SAGEM FMX 例子 租用通道 根据业务需求 FMX可提供各种不同类型的接口和适当的速率以连接NTUs modems DCEs等设备 50 SAGEM FMX 应用 中心节点 至商业网的租用线路 51 每台设备之间用铜线相连线路数量繁多要求的MODEM也就非常多接口不稳定 不可靠 SAGEM FMX 应用 远端节点 远端节点 中心节点 至商业网的租用线路 52 SAGEM FMX 应用 远端节点 远端节点 中心节点 线路数量如果互连的公司很多 线路的数量还是非常多 至商业网的租用线路 53 中心网络建议用SDH光纤骨干网 时隙交叉 复用 公司1 公司2 公司3 SAGEM FMX 应用 公司 公司2 公司3 SAGEM FMX12 至商业网的租用线路 WAN 54 SAGEM FMX 应用 租用线路提供点对点的透明通道 丰富的接口 Telephon PBX X