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1、第第7 7章章 电话通信系统电话通信系统 电话通信是利用电的方法传送人的语言并完成远距离语音电话通信是利用电的方法传送人的语言并完成远距离语音通信的过程。一般使用的固定电话为模拟电话终端，通过通信的过程。一般使用的固定电话为模拟电话终端，通过用户线连接到交换机，交换机之间中继线传输的是数字信用户线连接到交换机，交换机之间中继线传输的是数字信号。号。电话通信过程要经过模拟信号与数字信号之间的转换，电电话通信过程要经过模拟信号与数字信号之间的转换，电话通信过程包括发送端的模话通信过程包括发送端的模/数（数（A/D）变换、信道传输和）变换、信道传输和接收端的数接收端的数/模（模（D/A）变换三部分。
2、）变换三部分。7.17.1电话通信系统概述电话通信系统概述7.1.1 PCM7.1.1 PCM电话通信系统电话通信系统采用采用PCM脉冲编码调制技术将模拟信号转换脉冲编码调制技术将模拟信号转换为数字信号的固定电话通信系统结构如图为数字信号的固定电话通信系统结构如图7-1所示。所示。1 1信源和信宿信源和信宿信源是信息的发送者，信宿是信息的接收者，信源是信息的发送者，信宿是信息的接收者，电话通信中的信源和信宿就是通话的双方或电话通信中的信源和信宿就是通话的双方或多方，终端设备就是各式各样的电话机。多方，终端设备就是各式各样的电话机。2 2非电非电/ /电转换和电电转换和电/ /非电转换非电转换在
3、发送端，通过电话机的受话器将信源发出在发送端，通过电话机的受话器将信源发出的声音信号转换为电信号，送到用户线进行的声音信号转换为电信号，送到用户线进行传输，这就是非电传输，这就是非电/电转换或者声电转换或者声/电转换。电转换。在接收端，通过电话机的送话器将收到的电在接收端，通过电话机的送话器将收到的电信号转换为声音信号，送给信宿，这就是电信号转换为声音信号，送给信宿，这就是电/非电转换或者电非电转换或者电/声转换。声转换。3 3信源编码和信源译码信源编码和信源译码由于话音信号为模拟信号，要经过由于话音信号为模拟信号，要经过A/D变换变换成数字信号。经过抽样将时间上连续的信号成数字信号。经过抽样
4、将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，然后经过量化和编变成时间上离散的信号，然后经过量化和编码，将信号的幅值也离散化，也就变成了数码，将信号的幅值也离散化，也就变成了数字信号，这实际上是信源编码的过程，在电字信号，这实际上是信源编码的过程，在电话通信中，信源编码一般采用的是话通信中，信源编码一般采用的是PCM编码。编码。在接收端，需要将数字信号经在接收端，需要将数字信号经D/A变换成模变换成模拟信号，这是信源译码的过程，具体如下。拟信号，这是信源译码的过程，具体如下。（1）再生、解码）再生、解码（2）低通滤波（平滑）低通滤波（平滑）4 4码型正变换和反变换码型正变换和反变换PCM编码器输出的
5、信号码型含有较多的直流编码器输出的信号码型含有较多的直流和低频成分，而通信电路中有很多的电感性和低频成分，而通信电路中有很多的电感性原件，不利于长距离传输，所以需要通过码原件，不利于长距离传输，所以需要通过码型变换转换成适合信道传输的线路码型。接型变换转换成适合信道传输的线路码型。接收端收到数字信号后，首先经整形再生，然收端收到数字信号后，首先经整形再生，然后将线路码型反变换为终端设备处理的码型，后将线路码型反变换为终端设备处理的码型，送至解码电路。送至解码电路。5 5调制与解调调制与解调PCM编码后的信号为基带信号，如果信道为编码后的信号为基带信号，如果信道为基带传输媒介时，则可以直接传输，
6、不需要基带传输媒介时，则可以直接传输，不需要调制，如果信道为频带传输媒介时，在发送调制，如果信道为频带传输媒介时，在发送端，需要将基带信号调制变成频带信号送往端，需要将基带信号调制变成频带信号送往信道进行传输。到达接收端，将频带信号解信道进行传输。到达接收端，将频带信号解调恢复出基带信号。调恢复出基带信号。6 6信道传输与再生中继信道传输与再生中继数字信号在信道上传输的过程中会受到衰减数字信号在信道上传输的过程中会受到衰减和噪声干扰的影响，使得波形失真。而且随和噪声干扰的影响，使得波形失真。而且随着通信距离的加长，接收信噪比下降，误码着通信距离的加长，接收信噪比下降，误码增加，通信质量下降。因
7、此，在信道上每隔增加，通信质量下降。因此，在信道上每隔一段距离就要对数字信号波形进行一次一段距离就要对数字信号波形进行一次“修修整整”，再生出与原发送信号相同的波形，然，再生出与原发送信号相同的波形，然后再进行传输。后再进行传输。7.1.2 PCM30/327.1.2 PCM30/32基群传输基群传输我国采用的是我国采用的是30/32路路PCM基群结构，每一基群结构，每一路信号占用不同的时间位置，我们称为时隙，路信号占用不同的时间位置，我们称为时隙，用用TS0 ，TS1 ，TS2TS31表示。表示。TS0用于传同步码、监视码、对端告警码组用于传同步码、监视码、对端告警码组（简称对告码）；（简称
8、对告码）； TS16用于传信令码；用于传信令码；TS1TS15传前传前15个话路的语音数字码，个话路的语音数字码，TS17TS31传后传后15个话路的语音数字码。个话路的语音数字码。在在32个时隙中只有个时隙中只有30个时隙用于传输语音，个时隙用于传输语音，称为称为30话路，记作话路，记作PCM30/32。PCM30/32路系统帧结构中时隙分配如图路系统帧结构中时隙分配如图7-2所示。所示。PCM30/32的每一帧占用的时间是的每一帧占用的时间是125s，每，每帧的频率为帧的频率为8000帧帧/秒。一帧包含秒。一帧包含32个时隙，个时隙，则每一路时隙所占用的时间为则每一路时隙所占用的时间为3.
9、9s，包含，包含8bit，则，则PCM30/32路系统的总数码率路系统的总数码率fb=8000帧帧/秒秒32路时隙路时隙/帧帧8比特比特/路时隙路时隙 2048kbit/s =2.048Mbit/s而每一路的数码率则为而每一路的数码率则为8bit8000/s=64kbit/s为了使收发两端严格同步，每帧都要传送一组特定标志的帧同步码组或为了使收发两端严格同步，每帧都要传送一组特定标志的帧同步码组或监视码组。帧同步码组为监视码组。帧同步码组为“0011011”，占用偶帧，占用偶帧TS0的第的第28码位。码位。第第l比特供国际通信用，不使用时发送比特供国际通信用，不使用时发送“1”码。在奇帧中，第
10、码。在奇帧中，第3位为帧位为帧失步告警用，同步时送失步告警用，同步时送“0”码，失步时送码，失步时送“1”码。为避免奇码。为避免奇TS0的第的第28码位出现假同步码组，第码位出现假同步码组，第2位码规定为监视码，固定为位码规定为监视码，固定为“1”，第，第48位码为国内通信用，目前暂定为位码为国内通信用，目前暂定为“1”。TS16时隙用于传送各话路的标志信号码，标志信号按复帧传输，即每时隙用于传送各话路的标志信号码，标志信号按复帧传输，即每隔隔2ms传输一次，一个复帧有传输一次，一个复帧有16个帧，即有个帧，即有16个个TS16时隙时隙 （8位码组）。位码组）。除了除了F0之外，其余之外，其余
11、FlF15用来传送用来传送30个话路的标志信号。每帧个话路的标志信号。每帧8位码位码组可以传送组可以传送2个话路的标志信号，每路标志信号占个话路的标志信号，每路标志信号占4个比特，以个比特，以a、b、c、d表示。表示。TS16时隙的时隙的F0为复帧定位码组，其中第一至第四位是复帧定位为复帧定位码组，其中第一至第四位是复帧定位码组本身，编码为码组本身，编码为“0000”，第六位用于复帧失步告警指示，失步为，第六位用于复帧失步告警指示，失步为“l”；同步为；同步为“0”，其余，其余3bit为备用比特，如不用则为为备用比特，如不用则为“l”。需要。需要说明的是标志信号码说明的是标志信号码a、b、c、
12、d不能为全不能为全“0”，否则就会和复帧定位，否则就会和复帧定位码组混淆了。码组混淆了。集中编码方式集中编码方式PCM30/32路系统端机结构如路系统端机结构如图图7-3所示。所示。 7.1.3 7.1.3 数字复接数字复接数字复接是将几个经数字复接是将几个经PCM复用后的数字信号复用后的数字信号再进行时分复用，形成更多路的数字通信系再进行时分复用，形成更多路的数字通信系统。统。目前国际上有两种标准系列与速率，我国和目前国际上有两种标准系列与速率，我国和欧洲等国采用欧洲等国采用PCM30/32路，路，2.048Mbit/s作作为一次群；日本、美国采用为一次群；日本、美国采用24路，路，1.54
13、4Mbit/s作为一次群；然后，分别以一次作为一次群；然后，分别以一次群为基础，构成更高速率的二、三、四群，群为基础，构成更高速率的二、三、四群，如表如表7-1所示。所示。表7-1 两种数字复接标准表群号一次群二次群三次群四次群数码率（Mbit/s）1.5446.31232.06497.728话路数24244=96955=4804803=1440数码率（Mbit/s）2.0488.44834.368139.264话路数303040=1201204=4804804=1920复接方法有按位复接、按字节复接和按路复接三种方式，复接方法有按位复接、按字节复接和按路复接三种方式，如图如图7-4所示。所示
14、。按字复接是每次复接各低次群（支路）的一个码字形成高按字复接是每次复接各低次群（支路）的一个码字形成高次群。次群。按帧复接是每次复接一个支路的一个帧（一帧含有按帧复接是每次复接一个支路的一个帧（一帧含有256bit。从复接信号时钟是否相同的角度，数字复接分为同步复接和异步复接。从复接信号时钟是否相同的角度，数字复接分为同步复接和异步复接。如果被复接支路的时钟都是由同一个主振荡源所供给的，这时的复接就如果被复接支路的时钟都是由同一个主振荡源所供给的，这时的复接就是同步时钟复接。是同步时钟复接。异步时钟复接也叫准同步复接，指的是参与复接的各支路码流时钟不是异步时钟复接也叫准同步复接，指的是参与复接
15、的各支路码流时钟不是出于同一时钟源。对异源基群信号的复接首先要解决的问题就是使被复出于同一时钟源。对异源基群信号的复接首先要解决的问题就是使被复接的各基群信号在复接前有相同的数码率，这一过程叫做码速调整，如接的各基群信号在复接前有相同的数码率，这一过程叫做码速调整，如图图7-5所示。所示。7.2 7.2 电话通信系统的编码调制技术电话通信系统的编码调制技术语音信号编码的目的是以数字信号的形式来语音信号编码的目的是以数字信号的形式来传递消息。传递消息。电话通信中的信源编码采用的是电话通信中的信源编码采用的是PCM编码，编码，经过抽样、量化和编码实现经过抽样、量化和编码实现A/D变换，关于变换，关
16、于PCM的知识参见第五章编码部分内容。的知识参见第五章编码部分内容。PCM编码后的码型为单极性不归零码，不利编码后的码型为单极性不归零码，不利于信道传输。现有的数字电话系统属于基带于信道传输。现有的数字电话系统属于基带系统，系统，PCM信源编码后采用信源编码后采用AMI码、码、HDB3码、码、CMI码进行基带传输，码进行基带传输，PCM的接口码型的接口码型如表如表7-2所示。所示。表7-2 PCM接口码型一览表序号电接口（比特率）接口码型12048kbit/sHDB3或AMI28448 kbit/sHDB3334368 kbit/sHDB34139264 kbit/sCMI7.37.3电话通信系统的同步技术电话通信系统的同步技术7.3.1 7.3.1 定时系统定时系统1 1定时脉冲定时脉冲PCM基群发定时系统提供的脉冲主要有：供编码与解码基群发定时系统提供的脉冲主要有：供编码与解码用的位脉冲、供抽样与分路用的抽样脉冲、供标志信号用用的位脉冲、供抽样与分路用的抽样脉冲、供标志信号用的复帧脉冲等，具体的如表的复帧脉冲等，具体的如表7-3所示。所示。表表7-3 PCM30/32路系统发端定时
