第2章数字电话通信系统1

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1、1 1第第2 2章章 数字电话通信系统数字电话通信系统PSTN：公共电话交换网（Public Switched Telephone Network）数字电话通信系统：数字通信技术应用于电话系统；与模拟传输相比，数字传输具有明显的与模拟传输相比，数字传输具有明显的优势，所以电话系统数字化是发展趋势优势，所以电话系统数字化是发展趋势2 2话音话音信号信号信号信号处理处理交换交换传输传输信号信号处理处理话音话音信号信号数字电话通信系统模型框架数字电话通信系统模型框架2.1 2.1 数字电话通信系统概述数字电话通信系统概述3 32.2 2.2 信源编码技术信源编码技术波形编码有：波形编码有：PCMPC

2、M、2.2.1.2.2.1.抽样、量化、编码抽样、量化、编码问题：问题：1.PCM1.PCM的含义？的含义？的含义？的含义？2.PCM 2.PCM的步骤为？的步骤为？3.PCM3.PCM与与 的区别？的区别？4 4 原始信号原始信号 PAMPAM脉冲脉冲 量化量化编码编码 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 PCMPCM输出输出0110111001000110110110110010011001003 34 43 33 31 14 43.23.23.93.92.82.83.43.41.21.24.24.25 5信号一般可分为信号一般可分为低通信号低通信号和和

3、带通信号带通信号。1.1.低通抽样定理低通抽样定理2.2.带通抽样定理带通抽样定理6 6例例求下列信号的最低采样频率求下列信号的最低采样频率7 72.2.2.2.2.2.多路复用多路复用1.1.定义定义 在一个信道上同时传输多个消息信号的技在一个信道上同时传输多个消息信号的技术，称为多路复用技术。术，称为多路复用技术。2.2.复用技术分类复用技术分类 频分复用（频分复用（FDMFDM）时分复用（时分复用（TDMTDM）码分复用（码分复用（CDMCDM）空分复用（空分复用（SDMSDM）8 83.时分复用（时分复用（TDM）应用）应用 1）PCM 30/32路（路（E1线路）线路）2）PCM 2

4、4路（路（T1线路）线路）问题：问题：1.1.在在PCM 30/32PCM 30/32中，中，“3030”、“3232”的含义的含义？2.PCM 30/322.PCM 30/32基群信息传输速率为多少？基群信息传输速率为多少？3.3.PCM 24路基群信息传输速率为多少？路基群信息传输速率为多少？9 9nPCM 30/32PCM 30/32路帧结构路帧结构F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15TS01 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930311帧帧=32时隙，时隙，

5、125us1复帧复帧=16帧，帧，2ms0 0 0 0 1 0/1 1 1abc d a bc dabc d a b c d第第1路路复帧定位复帧定位复帧告警复帧告警第第15路路第第31路路第第17路路F0F1F15帧同步帧同步10102.3 2.3 数字传输技术数字传输技术 （通信原理课程已经讲过）（通信原理课程已经讲过）数字通信按是否采用调制，可分为：数字通信按是否采用调制，可分为：数字基带传输、数字频带传输数字基带传输、数字频带传输1.1.数字基带传输数字基带传输 需考虑几点：需考虑几点：1 1）基带信号波形的选择（如矩形、三角形等）基带信号波形的选择（如矩形、三角形等）2 2）码型的选

6、择（如）码型的选择（如AMIAMI码、码、HDB3HDB3码）码）3 3）无码间串扰条件）无码间串扰条件-奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则第第第第 1 10 0 页页页页1111消息码：消息码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1【举例举例】写出写出AMI、HDB3码。码。第第第第 1 11 1 页页页页12122.2.数字频带传输数字频带传输2ASK、2FSK、2PSK（2DPSK）画出二进制代码画出二进制代码100110的的2ASK、2FSK、2PSK和和2DPSK的波形。的波形。【举例举例】第第第第 1 12 2 页页页页13132.4 2.4 数字交换

7、技术数字交换技术 电话通信系统为何要引入交换设备？电话通信系统为何要引入交换设备？1 12 23 34 45 56 6图图1 全互连通信网全互连通信网 组成一个通信网，最简单、最直接的方式组成一个通信网，最简单、最直接的方式就是两两互相连接就是两两互相连接连线数？连线数？接口数？接口数？第第第第 1 13 3 页页页页1414全互连方式存在的问题全互连方式存在的问题：N N2 2 问题问题若终端数为若终端数为N,N,则：则：连线数连线数:N(N-1)/2:N(N-1)/2 接口数接口数:N(N-1):N(N-1)第第第第 1 14 4 页页页页15151 12 23 34 45 56 64 4

8、1 16 62 23 35 5N2问题变成了问题变成了N条用户线条用户线开关设开关设开关设开关设备备备备最终解决方案最终解决方案-引入交换节点设备引入交换节点设备第第第第 1 15 5 页页页页1616PSTN网采用的交换方式为网采用的交换方式为电路交换电路交换。1.1.电路交换电路交换过程（三个阶段）：呼叫建立、信息传输、呼叫释放过程（三个阶段）：呼叫建立、信息传输、呼叫释放 电路交换的优点电路交换的优点 时延小（时延固定）、实时性强等时延小（时延固定）、实时性强等 电路交换的缺点电路交换的缺点 网络利用率（电路利用率）低，电路独占网络利用率（电路利用率）低，电路独占第第第第 1 16 6

9、页页页页17172.2.交换单元与交换网络交换单元与交换网络 交换网络由交换单元构成交换网络由交换单元构成.交换网络是交交换网络是交换机实现任意两个用户通话最关键的部件换机实现任意两个用户通话最关键的部件.数字交换网络的基本单元都是接线器数字交换网络的基本单元都是接线器.按功能不同，接线器可分为：按功能不同，接线器可分为：时间接线器、空间接线器时间接线器、空间接线器1 1）时间（）时间（T T）接线器）接线器 功能：完成同一线路不同时隙的信息交换。功能：完成同一线路不同时隙的信息交换。组成：话音存储器（组成：话音存储器（SMSM）、控制存储器）、控制存储器（CM)CM)第第第第 1 17 7

10、页页页页1818W031310SMCM读、写由读、写由CPUCPU控制控制RT T接线器组成结构图接线器组成结构图ATS6ATS15第第第第 1 18 8 页页页页1919工作方式工作方式 1 1）输出控制：顺序写入，控制读出）输出控制：顺序写入，控制读出 2 2）输入控制：控制写入，顺序读出）输入控制：控制写入，顺序读出第第第第 1 19 9 页页页页2020AAAW310SMCMRT T接线器接线器 (输出控制输出控制)TS5 TS125TS5TS123101251231 30 292 1TS0CMCM的地址的地址与输出与输出TSTS对应对应55！31 30 292 1TS0第第第第 2

11、20 0 页页页页2121AAA！W310SMCMRT接线器接线器(输入控制输入控制)TS6 TS1717TS6TS17310617176第第第第 2 21 1 页页页页22222 2）空间（）空间（S S）接线器）接线器 功能：功能：完成完成不同复用总线不同复用总线(PCM线线)间间同一同一TS TS 之间的交换之间的交换;组成：组成：电子交叉矩阵电子交叉矩阵 控制存储器（控制存储器（CMCM）工作方式：工作方式：1 1）输入控制：）输入控制：CMCM对交叉矩阵的入线进行控制对交叉矩阵的入线进行控制2 2）输出控制：）输出控制：CMCM对交叉矩阵的出线进行控制对交叉矩阵的出线进行控制第第第第

12、 2 22 2 页页页页2323TS180431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWnTS4TS4TS181n18S S接线器（输入控制）接线器（输入控制）！单元地址为单元地址为时隙号，内时隙号，内容为容为HW号号（输出）（输出）TS4 HW0HWnTS18 HWnHW1第第第第 2 23 3 页页页页2424TS4TS18TS4TS180431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWnn018！单元地址为单元地址为时隙号，内时隙号，内容为容为HW号号（输入）（输入）TS4 HW0HWnTS18 HWnHW1第第第第 2 24 4 页页页页S S接线器（

13、输出控制）接线器（输出控制）25253.3.数字程控交换机（数字程控交换机（P53)P53)1 1）硬件组成：话路子系统、控制子系统）硬件组成：话路子系统、控制子系统2626 话路子系统话路子系统 由交换网络、用户接口电路、用户处理机、中由交换网络、用户接口电路、用户处理机、中继模块、信令模块等组成。继模块、信令模块等组成。用户接口电路分为用户接口电路分为“模拟用户接口电路模拟用户接口电路”和和“数字用户接口电路数字用户接口电路”。模拟用户接口电路主要完成功能：模拟用户接口电路主要完成功能：BORSCHTBORSCHT。控制子系统控制子系统 是是交换机的交换机的“指挥系统指挥系统”，实质是计算

14、机系统。，实质是计算机系统。27272 2）呼叫处理过程）呼叫处理过程 送拨号音（待收号）送拨号音（待收号）送拨号音（待收号）送拨号音（待收号）收到首位号（停拨号音）收到首位号（停拨号音）收到首位号（停拨号音）收到首位号（停拨号音）收号完毕、数字分析收号完毕、数字分析收号完毕、数字分析收号完毕、数字分析 呼叫被叫（铃流、回铃音）呼叫被叫（铃流、回铃音）呼叫被叫（铃流、回铃音）呼叫被叫（铃流、回铃音）停铃流，建立通话电路停铃流，建立通话电路停铃流，建立通话电路停铃流，建立通话电路 释放话路释放话路释放话路释放话路主叫摘机主叫摘机主叫摘机主叫摘机 拨号拨号拨号拨号 被叫摘机被叫摘机被叫摘机被叫摘机

15、 主叫或被叫挂机主叫或被叫挂机主叫或被叫挂机主叫或被叫挂机(话机话机:交换机交换机28282.5 2.5 数字复接技术数字复接技术1、PCM-TDMPCMPCM时分复用原理图时分复用原理图对于对于PCM30/32系统，传输速率为系统，传输速率为2.048Mbit/s29292 2、数字复接、数字复接扩大数字通信容量有两种方法扩大数字通信容量有两种方法1 1、基群编码方式（如、基群编码方式（如PCM30/32PCM30/32系统复用的方法），系统复用的方法），为了提高容量，要求编码速率高为了提高容量，要求编码速率高2 2、几个经、几个经PCMPCM复用后的数字信号再进行时分复用，复用后的数字信号

16、再进行时分复用，将几个（例如将几个（例如4 4个）经个）经PCMPCM复用后的信号再进行时复用后的信号再进行时分复用。目前广泛采用这种方法进行数字复用来分复用。目前广泛采用这种方法进行数字复用来提高通信容量。提高通信容量。数字复接系统包括复接器和分接器两部分。数字复接系统包括复接器和分接器两部分。3030数字复接器由定时、码速调整和复接单元数字复接器由定时、码速调整和复接单元组成。分接器由同步、定时、分接和支路组成。分接器由同步、定时、分接和支路码速恢复单元组成。（码速恢复单元组成。（P72)3131在复接器输入端的各支路信号不一定与本机在复接器输入端的各支路信号不一定与本机定时信号同步（定时信号同步（P72)P72)若同步，称为同步复接；若同步，称为同步复接；不同步称为异步复接；若输入端的各支路信号与不同步称为异步复接；若输入端的各支路信号与本机定时信号标称速率相同，而实际有小的容差，本机定时信号标称速率相同，而实际有小的容差，则称之为准同步复接。则称之为准同步复接。实际主要采用的复接方式有两种体制：即准同步实际主要采用的复接方式有两种体制：即准同步数字系列（数字系列（PDHPDH）和同步数字（）和同步数字（SDHSDH）。）。3232作业：作业：1、2、4、5、11、12