數(shù)字調(diào)度通信的基本知識(shí)

321Itisourtimenow!Weare……友憶思出品數(shù)字調(diào)度通信的基本知識(shí)一、模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理二、時(shí)分多路通信的概念三、數(shù)字交換的基本原理四、區(qū)段數(shù)字調(diào)度的基礎(chǔ)知識(shí)模擬信號(hào)的基本原理模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理模擬信號(hào)的數(shù)字化，采用脈沖編碼調(diào)制（PCM）的方法將模擬信號(hào)變?yōu)镻CM信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟抽樣抽樣

抽樣是把時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成一系列時(shí)間離散幅度連續(xù)的抽樣值的過(guò)程。過(guò)程如下圖

抽樣定理：對(duì)于一個(gè)最高頻率為Fm的模擬信號(hào)，只要抽樣頻率以

fs大于或等于2Fm

的速率進(jìn)行抽樣，其抽出的樣值可以完成表征原信號(hào)，因此抽樣間隔時(shí)間T≤1/(2Fm)?？梢院?jiǎn)單地概括為：抽樣就是將模擬信號(hào)變?yōu)榉冗B續(xù)、時(shí)間離散化的抽樣脈沖信號(hào)，即PAM信號(hào)

模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理量化

模擬信號(hào)抽樣后變成在時(shí)間上離散的信號(hào)，但仍然是模擬信號(hào)。這個(gè)抽樣信號(hào)必須經(jīng)過(guò)量化才成為數(shù)字信號(hào)。

抽樣信號(hào)在時(shí)間上是離散的，但其幅度取值是連續(xù)的。

數(shù)字信號(hào)是用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來(lái)表示模擬信號(hào)抽樣值。

若用n位二進(jìn)制數(shù)編碼表示幅值,最多能表示2n個(gè)電平,用這些電平對(duì)抽樣信號(hào)幅度做離散化處理,即量化。模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理量化處理：將抽樣信號(hào)幅度范圍劃分為若干互不重疊的子區(qū)間，每個(gè)子區(qū)間都用其中的一個(gè)給定值來(lái)代表。量化處理的器件為量化器。量化器的輸為,輸出信號(hào)為

量化過(guò)程量化噪聲模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理

mq(kT)與m(kT)之間的誤差稱為量化誤差。對(duì)于語(yǔ)音、圖像等隨機(jī)信號(hào)，量化誤差也是隨機(jī)的,它像噪聲一樣影響通信質(zhì)量，因此又稱為量化噪聲,通常用均方誤差來(lái)度量。量化噪聲形成后，在接受端是無(wú)法去掉的，由量化誤差產(chǎn)生的功率為量化噪聲功率，通常用Nq表示由mq(kT)產(chǎn)生的功率稱為量化信號(hào)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壞的最常用的指標(biāo)

M個(gè)抽樣值區(qū)間是等間隔劃分的,稱為均勻量化。非均勻量化法的原理：非均勻量化是一種在信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，量化分級(jí)不均勻、量化階距不相等的量化

M個(gè)抽樣值區(qū)間也可以不均勻分，稱為非均勻量化。在均勻量化時(shí)，由于量化分級(jí)間隔是均勻的，對(duì)大信號(hào)和小信號(hào)量化階距相同，因而小信號(hào)時(shí)的相對(duì)誤差大，大信號(hào)的相對(duì)誤差小量化模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理非均勻量化就是非線性量化，其壓、擴(kuò)特性采用的是近似于對(duì)數(shù)函數(shù)的特性。CCITT建議采用的壓縮率有兩種，分別叫做A律和u律

A律的壓縮系數(shù)（A）為87.6，用13折線來(lái)近似。歐洲各國(guó)、中國(guó)的PCM設(shè)備采用這種壓縮律。U律的壓縮系數(shù)（u）為255，用15折線來(lái)近似。北美各國(guó)的PCM設(shè)備采用這種壓縮律量化模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理A律壓縮采用的是十三折線法斜率：1段：162段：163段：84段：45段：26段：17段：0.58段：0.25量化模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理編碼所謂編碼，就是用一組二進(jìn)制脈沖來(lái)代表已量化的樣值脈沖，這個(gè)過(guò)程又稱為模/數(shù)變換，即A/D轉(zhuǎn)換。下邊是以13折線來(lái)討論碼位的安排。碼位由三部分組成。

（1）極性碼

樣值脈沖有正、負(fù)之分，當(dāng)=”1“代表樣值為負(fù)脈沖（2）段落碼A律13折線單方向分為8段，非均勻分段，從小信號(hào)的第1段開(kāi)始到大信號(hào)的第8段為止，各段的長(zhǎng)度不一樣，段落起始電平、量化值范圍也不一樣。（3）段內(nèi)電平碼每個(gè)段落內(nèi)又均勻等分成16個(gè)量化級(jí)，由于非線性量化分段每一段落長(zhǎng)度不一樣，各段落間的級(jí)差也不一樣下面是三個(gè)碼位的比較、判斷、確定模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理段落序號(hào)段落碼c2c3c4段落范圍（單位:?）81112048~409671101024~20486101512~10245100256~5124011128~256301064~128200132~6410000~32量化電平段內(nèi)碼c5c6c7c815111114111014110112110011101110101091001810007011160110501014010030011200101000100000比較、判斷、確定：極性碼----段落碼-----段內(nèi)碼段落序號(hào)段落碼c2c3c4段落范圍（單位:?）81112048~409671101024~20486101512~10245100256~5124011128~256301064~128200132~6410000~32量化電平段內(nèi)碼c5c6c7c815111114111014110112110011101110101091001810007011160110501014010030011200101000100000在每個(gè)段落內(nèi)部都是均勻等分為16個(gè)量化電平；但每個(gè)段落的量化間隔大小不同；所以總體看來(lái)是非均勻量化。模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理時(shí)分多路通信的概念量化編碼抽樣信道解碼低通濾波x(t)PAMPCMPCMx(t)1、PCM傳輸系統(tǒng)

模擬語(yǔ)音信號(hào)在發(fā)送端經(jīng)過(guò)抽樣、量化和編碼以后得到了PCM信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸線路送到對(duì)端。在接收端將收到的PCM信號(hào)還原成語(yǔ)音信號(hào)。將PCM信號(hào)還原為模擬信號(hào)，要經(jīng)過(guò)練得步驟：第一步通過(guò)解碼器將PCM信號(hào)還原成與發(fā)送端一樣的量化樣值，也就是把PCM信號(hào)轉(zhuǎn)換成PAM信號(hào)，這個(gè)過(guò)程稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）；第二步將PCM信號(hào)通過(guò)低通濾波器，是離散的PAM信號(hào)恢復(fù)為原有的連續(xù)語(yǔ)音信號(hào)。下圖為數(shù)字傳輸?shù)脑韴D。2、時(shí)分多路復(fù)用

在一對(duì)傳輸線上，傳輸多個(gè)話路信息，這就是多路復(fù)用。多路復(fù)用通常有頻分制（FDM）和時(shí)分制（TDM）兩種FDM：以頻率作為分割信號(hào)的參量；采用模擬技術(shù)，對(duì)計(jì)算機(jī)通信不太合適。TDM：以時(shí)間作為分割信號(hào)的參量；即信號(hào)在時(shí)間位置上分開(kāi)但它們能占用的頻帶是重疊的。當(dāng)傳輸信道所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò)了傳輸信號(hào)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)即可采用TDM；PCM通信常稱為時(shí)分多路通信如下圖為時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)圖

低通濾波器1低通濾波器2低通濾波器n－1低通濾波器n基帶信號(hào)m1(t)m2(t)mn-1(t)mn(t)信道2m1′2m２′mn-1′mn′發(fā)送端接收端時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)示意圖(t)(t)(t)(t)同步2、時(shí)分多路復(fù)用從語(yǔ)音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程中可知，為確保接收端能將離散的數(shù)字信號(hào)還原成連續(xù)的模擬信號(hào)，抽樣頻率需采用8000Hz，即每隔125μs抽樣一次。因此，就PCM時(shí)分通信而言，是把125μs時(shí)間分成許多小段落，每一個(gè)小段落占一小段時(shí)間間隔，將每一路信號(hào)的傳輸時(shí)間分配在不同的時(shí)間間隔，以達(dá)到互相分開(kāi)的目的（每一路所占用的時(shí)間間隔稱為時(shí)隙）

我國(guó)采用的是A律系列，因此這里我們重點(diǎn)介紹A律的基群幀結(jié)構(gòu)，圖3-24所示為A律PCM基群幀結(jié)構(gòu)。在A律PCM基群中，一幀共32個(gè)時(shí)隙。各個(gè)時(shí)隙按照0到31順序編號(hào)，分別稱為TS0～TS31。其中TS0用于幀同步，TS16用于傳送話路信令，其余30個(gè)時(shí)隙用于傳送30路電話信號(hào)的編碼信號(hào)。每個(gè)時(shí)隙包含8位數(shù)字比特，一幀內(nèi)共含有256個(gè)比特。

TS0用于幀同步，時(shí)隙TS0中第一位保留用于國(guó)際間通信。在偶數(shù)幀時(shí)在TS0的2～8位插入同步碼組0011011，接收端識(shí)別出幀同步碼組后，即可建立正確的路序。奇數(shù)幀時(shí)，TS0的第二位固定為1，以避免接收端錯(cuò)誤識(shí)別為幀同步碼組；第三位是幀失步告警碼，本地幀同步時(shí)傳送0，失步時(shí)傳送1；其余比特保留給國(guó)內(nèi)通信用。

TS16傳送話路信令。話路信令是為電話交換需要編成的特定碼組，用以傳送占用、摘機(jī)、掛機(jī)、交換機(jī)故障等信息。由于話路信令是慢變化的信號(hào)，可以用較低速率的碼組表示。話路信令按復(fù)幀傳送，由16幀組成一個(gè)復(fù)幀，周期為2ms，復(fù)幀中各幀編號(hào)為F0～F15。話路信令的8位碼分為前4位和后4位。在幀F(xiàn)0的TS16中前4位碼用于傳送復(fù)幀同步的碼組0000，后4位中的2A位為復(fù)幀失步告警碼，其余三位為備用比特。在幀F(xiàn)1～F15中TS16用于傳送各話路的信令，前4位和后4位分別傳送一個(gè)話路的信令。在A律基群幀結(jié)構(gòu)中每幀共32個(gè)時(shí)隙，其中有30個(gè)時(shí)隙用于傳送30電話信號(hào)，因此A律PCM基群也稱PCM

30/32路制式。3、PCM30/32的幀結(jié)構(gòu)F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15×001101111TS012345678910111213141516171920212211232425262728112930311832路時(shí)隙，256bit,125s16幀，2.0ms00001A21111×A111111111abdabcdcF1CH1CH16abdabcdcF2CH2CH17abdabcdcF15CH15CH30幀同步時(shí)隙話路時(shí)隙(CH1-CH15)信令時(shí)隙話路時(shí)隙(CH16-CH29)CH30幀同步信號(hào)復(fù)幀同步信號(hào)備用比特3.91μs保留給國(guó)內(nèi)通信用復(fù)幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)偶幀TS0奇幀TS0圖3-24PCM基群幀結(jié)構(gòu)數(shù)字交換的基本原理1數(shù)字交換原理1、交換機(jī)的任務(wù)

是要通過(guò)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)用戶之間的語(yǔ)音交換，即要在這兩個(gè)用戶之間建立一條數(shù)字話音通道。2、數(shù)字交換的本質(zhì)

完成兩個(gè)用戶不同時(shí)隙內(nèi)的信息交換。TSiABTSjABTSjTSi交換網(wǎng)絡(luò)2時(shí)隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲(chǔ)器TS1abnTS2TSNcTS3abcn時(shí)序開(kāi)關(guān)K入和K出同步旋轉(zhuǎn)（以每秒旋轉(zhuǎn)8000周）。0123NN310123NK入K出N1100話音存儲(chǔ)器TS1abnTS2TSNcTS3TS1babcn?在TS1時(shí)隙時(shí)，K入和K出分別與接點(diǎn)1#入和1#出相連接。?輸入端將話音信息a就存入話音存儲(chǔ)器的1#單元。?輸出端將2#單元內(nèi)存放的話音信息b送給TS1用戶。2時(shí)隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲(chǔ)器TS1abnTS2TSNcTS3abcnTS1banTS2TS3abcn?在TS3時(shí)隙時(shí)，K入和K出分別與接點(diǎn)3#入和3#出相連接。?輸入端將話音信息c就存入話音存儲(chǔ)器的3#單元。?輸出端將N#單元內(nèi)存放的話音信息n送給TS3用戶。2時(shí)隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲(chǔ)器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNcabcn?在TSN時(shí)隙時(shí)，K入和K出分別與接點(diǎn)N#入和N#出相連接。?輸入端將話音信息n就存入話音存儲(chǔ)器的N#單元。?輸出端將3#單元內(nèi)存放的話音信息c送給TSN用戶。2時(shí)隙交換原理0123NN310123NK入K出N1100話音存儲(chǔ)器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNcabcn2時(shí)隙交換原理BTS8ATS2BTS8ATS2ATS8BTS2ATS8BTS2AB數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)TS2TS82時(shí)隙交換原理3數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)?時(shí)隙交換的實(shí)質(zhì)就是將一個(gè)話音信息由某個(gè)時(shí)隙搬移至另一個(gè)時(shí)隙，由時(shí)分接線器來(lái)完成的。?數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)僅使用時(shí)分接線器是不夠的，還必須利用空間交換來(lái)擴(kuò)大其容量。?空間交換是將信息由這一條復(fù)用線上交換到另一條復(fù)用線上，時(shí)隙不變。?數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)包括時(shí)分接線器和空間接線器兩種基本部件，分別用于完成時(shí)間交換和空間交換。3.1T型時(shí)分接線器T接線器的基本組成?由話音存儲(chǔ)器（SM）和控制存儲(chǔ)器（CM）組成。?完成同一時(shí)分復(fù)用線中不同時(shí)隙的信息交換。1、話音存儲(chǔ)器（SM）?存放各個(gè)輸入時(shí)隙的8位PCM話音信息。?每個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)話路時(shí)隙。PCM話音信息單元數(shù)N=復(fù)用線時(shí)隙數(shù)SM3.2T接線器的基本組成2、控制存儲(chǔ)器（CM）

?存放話音存儲(chǔ)器的地址信息，以便能夠控制話音存儲(chǔ)器的寫(xiě)入或讀出。?每個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)話路時(shí)隙。?單元內(nèi)容的位數(shù)等于log2N。話音存儲(chǔ)器的地址信息單元數(shù)N=復(fù)用線時(shí)隙數(shù)CM3.3T接線器的工作原理一、讀出控制方式SM：?在定時(shí)脈沖控制下順序?qū)懭朐捯粜畔ⅲ?/p>

?在CM控制下，將CM內(nèi)容作為SM的讀出地址，讀出SM相應(yīng)單元的話音信息。CM：?在中央處理機(jī)控制下寫(xiě)入；

?在定時(shí)脈沖控制下讀出。SMTSiABTSj寫(xiě)時(shí)鐘控制計(jì)數(shù)器iAjBCM讀寫(xiě)CPU控制jiji讀時(shí)鐘ATSjBTSiAiBj順序?qū)懭耄刂谱x出3.3T接線器的工作原理SMTS1ABTS8寫(xiě)時(shí)鐘控制計(jì)數(shù)器1A8BCM讀寫(xiě)CPU控制8181讀時(shí)鐘ATS8BTS1A1B8順序?qū)懭?，控制讀出（TS1——TS8）3.3T接線器的工作原理二、寫(xiě)入控制方式SM：?在CM控制下，將CM內(nèi)容作為SM的寫(xiě)入地址，把話音信息寫(xiě)入到SM相應(yīng)單元中；

?在定時(shí)脈沖控制下順序讀出話音信息。CM：?在中央處理機(jī)控制下寫(xiě)入；

?在定時(shí)脈沖控制下讀出。3.3T接線器的工作原理SMTSiABTSjiBjACM寫(xiě)寫(xiě)CPU控制jiji讀時(shí)鐘ATSjBTSiiijj讀時(shí)鐘控制計(jì)數(shù)器3.3T接線器的工作原理3.4T接線器的電路組成TS0TS31TS0TS31TS0TS31HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A7～A08端輸入的T接線器復(fù)用器分路器T接線器由SM、CM、復(fù)用器、分路器四部分組成1．主叫用戶摘機(jī)

對(duì)用戶線狀態(tài)監(jiān)視是由用戶線掃描程序周期性地進(jìn)行。當(dāng)主叫A摘機(jī)，使用戶線路狀態(tài)發(fā)生變化，由“1”(斷)變“0”(通)。

用戶線掃描程序檢測(cè)出主叫用戶A摘機(jī)，確定主叫A的設(shè)備號(hào)。根據(jù)設(shè)備號(hào)，從外存儲(chǔ)器中調(diào)入該用戶的用戶數(shù)據(jù)，其中包括A用戶的電話號(hào)碼，用戶類別、服務(wù)類別等，然后執(zhí)行去話分析程序。

分析結(jié)果，得出下一步要執(zhí)行的任務(wù)和下一個(gè)狀態(tài)號(hào)碼。如果是號(hào)盤(pán)話機(jī)，就接脈沖收號(hào)器，按鈕話機(jī)就接雙音收號(hào)器。尋找一個(gè)撥號(hào)音源至主叫用戶的空閑時(shí)隙，將撥號(hào)音送至主叫用戶。監(jiān)視收號(hào)器的輸入信息，準(zhǔn)備收號(hào)。

2．收號(hào)

用戶聽(tīng)到撥號(hào)音，撥第一位號(hào)碼，收號(hào)器收到第一位號(hào)后，停撥號(hào)音。

用戶繼續(xù)撥號(hào)，收號(hào)器將收到的號(hào)碼按位儲(chǔ)存。

3．號(hào)碼分析

對(duì)用戶撥號(hào)進(jìn)行預(yù)譯處理，以確定應(yīng)收號(hào)碼的位數(shù)及呼叫類別。當(dāng)收到的第一位號(hào)碼是“1”，就能判斷是特種服務(wù)業(yè)務(wù)，只需要收三位號(hào)碼。如果第一位號(hào)碼為“O”，則為長(zhǎng)途呼叫業(yè)務(wù)，還需根據(jù)第二位和第三位來(lái)決定應(yīng)收位數(shù)。根據(jù)第一位至第三位號(hào)(即號(hào)首)，可以決定呼叫類別，是本局、出局、長(zhǎng)途、特服等，并決定該收的號(hào)碼位數(shù)。

確定應(yīng)收位數(shù)后，對(duì)已收位數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。號(hào)碼收齊后如果確定是呼叫本局的，則啟動(dòng)來(lái)