数字调度通信基本知识

1、It is our time now!We are 友忆思友忆思 出品出品 数字调度通信的基本知识数字调度通信的基本知识一、模拟信号数字化的基本原理一、模拟信号数字化的基本原理二、时分多路通信的概念二、时分多路通信的概念三、数字交换的基本原理三、数字交换的基本原理四、区段数字调度的基础知识四、区段数字调度的基础知识模拟信号的基本原理模拟信号数字化的基本原理模拟信号的数字化，采用脉冲编码调制（PCM）的方法将模拟信号变为PCM信号，必须经过抽样、量化、编码三个步骤抽样抽样 抽样是把时间连续的模拟信号转换成一系列时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。过程如下图间离

2、散幅度连续的抽样值的过程。过程如下图 抽样定理：抽样定理：对于一个最高频率为对于一个最高频率为Fm的模拟信号，只要的模拟信号，只要抽样频率以抽样频率以 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，因此抽样间隔时间可以完成表征原信号，因此抽样间隔时间T1/(2Fm)。 可以简单地概括为：抽样就是将模拟信号变为幅度连续、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，即时间离散化的抽样脉冲信号，即PAM信号信号 tofs(t)抽样器tofs(t)Tsf (t)f (t)模拟信号数字化的基本原理量化 模拟信号抽样后变

3、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时间上是离散的，但其幅度取值是连续幅度取值是连续的。 数字信号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,即量化量化。模拟信号数字化的基本原理信号的实际值信号的量化值量化误差q7m6q6m5q5m4q4m3q3m2q2m1q1T2T3T4T5T6T7Tmq(t)m(t)mq(6T)m(6T)t量化器m(kT)mq(kT)模拟信号数字化的基本原理量化处理量化处理：将抽样信号幅度范围划分为若

4、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 ,输出信号为 量化过程量化过程)(kTm)(kTmq量化噪声量化噪声模拟信号数字化的基本原理 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，因此又称为量化噪量化噪声声,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 M个抽样值区间是等间隔划分

5、的个抽样值区间是等间隔划分的,称为均匀量化称为均匀量化。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。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量化模拟信号数字化的基本原理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

6、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 量化模拟信号数字化的基本原理A律压缩采用的是十三折线律压缩采用的是十三折线法法YX1/82/83/84/85/86/87/811641128132116181412112345678斜率：1段：162段：163段：84段：45段：26段：17段：0.58段：0.25量化模拟信号数字化的基本原理编码所谓编码，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折线来讨论码位的安排。码位由三部分组成。 （1）极性码 样值脉冲有正、负之分，当 =”1“代表样值为负脉冲（2）段落码

7、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下面是三个码位的比较、判断、确定00模拟信号数字化的基本原理比较、判断、确定：极性码-段落码-段内码在每个段落内部都是均匀等分为在每个段落内部都是均匀等分为16个量个量化电平；但每个段落的量化间隔大小不化电平；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。同；所以总体看来是非均匀量化。模拟信号数字化的基本原理时分多路通信的概念量量化化编编码码

8、抽抽样样信信道道解解码码低低通通滤滤波波x(t)PAMPAMPCMPCMPCMPCMx(t)1、PCM传输系统 模拟语音信号在发送端经过抽样、量化和模拟语音信号在发送端经过抽样、量化和编码以后得到了编码以后得到了PCMPCM信号，该信号经过传输线信号，该信号经过传输线路送到对端。在接收端将收到的路送到对端。在接收端将收到的PCMPCM信号还原信号还原成语音信号。成语音信号。 将将PCMPCM信号还原为模拟信号，要经过练得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步骤：第一步通过解码器将PCMPCM信号还原成与信号还原成与发送端一样的量化样值，也就是把发送端一样的量化样值，也就是把P

9、CMPCM信号转信号转换成换成PAMPAM信号，这个过程称为数信号，这个过程称为数/ /模转换（模转换（D/AD/A转换）；第二步将转换）；第二步将PCMPCM信号通过低通滤波器，信号通过低通滤波器，是离散的是离散的PAMPAM信号恢复为原有的连续语音信号。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。下图为数字传输的原理图。2、时分多路复用、时分多路复用 在一对传输线上，传输多个话路信息，这就是在一对传输线上，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（多路复用。多路复用通常有频分制（FDM）和时分）和时分制（制（TDM）两种）两种FDM：以频率作为分割信号的参量；采用

10、模拟技：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。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：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需的数据传输速率时即可采用TDM；PCM通信常称通信常称为时分多路通信如下图为时分复用系统图为时分多路通信如下图为时分复用系统图 低通滤波器1低通滤波器2低通滤波器n1低通滤波器n基带信号m1(t)m2(t)mn-1(t

11、)mn(t)信道2m12mmn-1mn发送端接收端时分复用系统示意图(t)(t)(t)(t)同步同步2、时分多路复用、时分多路复用 从语音模拟信号转换成数字信号的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，的数字信号还原成连续的模拟信号，抽样频率需采用抽样频率需采用80008000Hz，即每隔，即每隔125s抽样一次。因此，就抽样一次。因此，就PCM时分时分通信而言，是把通信而言，是把125s时间分成许多时间分成许多小段落，每一个小段落占一小段时间小段落，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间

12、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的目的（每一路所占用的时间间隔称为时隙）为时隙） 我国采用的是我国采用的是A律系列，因此这里我们重点介绍律系列，因此这里我们重点介绍A律的基群帧结构，律的基群帧结构，图图3-24所示为所示为A律律PCM基群帧结构。在基群帧结构。在A律律PCM基群中，一帧共基群中，一帧共32个时隙。个时隙。各个时隙按照各个时隙按照0到到31顺序编号，分别称为顺序编号，分别称为TS0TS31。其中。其中TS0用于帧同步，用于帧同步，TS16用于传送话路信令，其余用于传送话路信令，其余30个

13、时隙用于传送个时隙用于传送30路电话信号的编码信号。路电话信号的编码信号。每个时隙包含每个时隙包含8位数字比特，一帧内共含有位数字比特，一帧内共含有256个比特。个比特。 TS0用于帧同步，时用于帧同步，时隙隙TS0中第一位保留用于国际间通信。在偶数帧时在中第一位保留用于国际间通信。在偶数帧时在TS0的的28位插入同步位插入同步码组码组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，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，时，TS0的第二位固定为的第二位固定为1，以避免接收端错误识别为帧同步码组；第三位，以避免接收端错误识别为帧同步码组；第三位是是帧失步告

14、警码，本地帧同步时传送帧失步告警码，本地帧同步时传送0，失步时传送，失步时传送1；其余比特保留给国内通；其余比特保留给国内通信用。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，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帧组成一个帧组成一个复帧，周期为复帧，周期为2ms，复帧中各帧编号为，复帧中各帧编号为F0F15。话路

15、信令的。话路信令的8位码分为前位码分为前4位和后位和后4位。在帧位。在帧F0的的TS16中前中前4位码用于传送复帧同步的码组位码用于传送复帧同步的码组0000，后，后4位中的位中的2A位为复帧失步告警码，其余三位为备用比特。在帧位为复帧失步告警码，其余三位为备用比特。在帧F1F15中中TS16用于传送各话路的信令，前用于传送各话路的信令，前4位和后位和后4位分别传送一个话路的信令。位分别传送一个话路的信令。 在在A律基群帧结构中每帧共律基群帧结构中每帧共32个时隙，其中有个时隙，其中有30个时隙用于传送个时隙用于传送30电话电话信号，因此信号，因此A律律PCM基群也称基群也称PCM 30/32

16、路制式。路制式。3、PCM30/32的帧结构的帧结构F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15001 1 0 1 1 1 1TS01 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161719202122 1 1232425262728 1 12930311832路时隙，256 bit , 125s16帧，2.0ms00 00 1A21 1 1 1A111 1 1 1 1 1 1a bd a bcdcF1CH1CH16a bd a bcdcF2CH2CH17a bd a bcdcF15CH15CH30帧同步时隙话路时隙(CH1-CH15)

17、信令时隙话路时隙(CH16-CH29)CH30帧同步信号复帧同步信号备用比特3.91s保留给国内通信用复帧结构帧结构偶帧TS0奇帧TS0图图3-24PCM基群帧结构数字交换的基本原理1 1 数字交换原理数字交换原理1 1、交换机的任务、交换机的任务 是要通过是要通过数字交换网络数字交换网络来实现任意两个用户之间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。话音通道。2 2、数字交换的本质、数字交换的本质 完成两个用户完成两个用户不同时隙不同时隙内的信息交换。内的信息交换。TSiABTSjABTSjTSi交交换换网网络络2

18、 2 时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3abcn时序开关时序开关K入入和和K出出同步旋转（以每秒旋转同步旋转（以每秒旋转8000周）。周）。0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1babcn 在在TS1时隙时，时隙时，K入入和和K出出分别与接点分别与接点1#入入和和1#出出相连接。相连接。 输入端将话音输入端将话音信息信息a a就存入话音存储器的就存入话音存储器的1#单元。单元。 输出端将输出端将2#单元内存放的话音单元内存放的话音信息信息b b送给送给TS1

19、用户。用户。2 2 时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3abcnTS1banTS2TS3abcn 在在TS3时隙时，时隙时，K入入和和K出出分别与接点分别与接点3#入入和和3#出出相连接。相连接。 输入端将话音输入端将话音信息信息c c就存入话音存储器的就存入话音存储器的3#单元。单元。 输出端将输出端将N#单元内存放的话音单元内存放的话音信息信息n n送给送给TS3用户。用户。2 2 时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2

20、TS3TSNcabcn 在在TSN时隙时，时隙时，K入入和和K出出分别与接点分别与接点N#入入和和N#出出相连接。相连接。 输入端将话音输入端将话音信息信息n n就存入话音存储器的就存入话音存储器的N#单元。单元。 输出端将输出端将3#单元内存放的话音单元内存放的话音信息信息c c送给送给TSN用户。用户。2 2 时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNcabcn2 2 时隙交换原理时隙交换原理BTS8ATS2BTS8ATS2ATS8BTS2ATS8BTS2AB数字交换网数字交换网络络TS2

21、TS82 2 时隙交换原理时隙交换原理3 3 数字交换网络数字交换网络 时隙交换的实质就是将一个话音信息由某个时隙时隙交换的实质就是将一个话音信息由某个时隙搬移至另一个时隙，由时分接线器来完成的。搬移至另一个时隙，由时分接线器来完成的。 数字交换网络仅使用时分接线器是不够的，还必数字交换网络仅使用时分接线器是不够的，还必须利用空间交换来扩大其容量。须利用空间交换来扩大其容量。 空间交换是将信息由这一条复用线上交换到另一空间交换是将信息由这一条复用线上交换到另一条复用线上，时隙不变。条复用线上，时隙不变。 数字交换网络包括时分接线器和空间接线器两种数字交换网络包括时分接线器和空间接线器两种基本部

22、件，分别用于完成时间交换和空间交换。基本部件，分别用于完成时间交换和空间交换。3.13.1 T T型时分接线器型时分接线器 T T接线器的基本组成接线器的基本组成 由话音存储器（由话音存储器（SM）和控制存储器（）和控制存储器（CM）组成。）组成。 完成同一时分复用线中不同时隙的信息交换。完成同一时分复用线中不同时隙的信息交换。1 1、话音存储器、话音存储器（SM） 存放各个输入时隙的存放各个输入时隙的8 8位位PCMPCM话音信息。话音信息。 每个存储单元对应一个话路时隙。每个存储单元对应一个话路时隙。PCM话音信息话音信息单元数单元数N=复用线时隙数复用线时隙数SM3.23.2 T T接线

23、器的基本组成接线器的基本组成2 2、控制存储器、控制存储器（CM） 存放话音存储器的地址信息，以便能够控制存放话音存储器的地址信息，以便能够控制话音存储器的写入或读出。话音存储器的写入或读出。 每个存储单元对应一个话路时隙。每个存储单元对应一个话路时隙。 单元内容的位数等于单元内容的位数等于loglog2 2N N。话音存储器的地址信息话音存储器的地址信息单元数单元数N=复用线时隙数复用线时隙数CM3.33.3 T T接线器的工作原理接线器的工作原理一、读出控制方式一、读出控制方式SM： 在定时脉冲控制下顺序写入话音信息；在定时脉冲控制下顺序写入话音信息； 在在CMCM控制下，将控制下，将CM

24、CM内容作为内容作为SMSM的读出地的读出地 址，读出址，读出SMSM相应单元的话音信息。相应单元的话音信息。CM： 在中央处理机控制下写入；在中央处理机控制下写入； 在定时脉冲控制下读出。在定时脉冲控制下读出。SMTSiABTSj写时钟控制时钟控制计数器计数器iAjBCM读读写CPU控制控制jiji读读时钟时钟ATSjBTSiAiBj顺序写入，控制读出顺序写入，控制读出3.33.3 T T接线器的工作原理接线器的工作原理SMTS1ABTS8写时钟控制时钟控制计数器计数器1A8BCM读读写CPU控制控制8181读读时钟时钟ATS8BTS1A1B8顺序写入，控制读出（顺序写入，控制读出（TS1T

25、S8）3 3. .3 3 T T接线器的工作原理接线器的工作原理二、写入控制方式二、写入控制方式SM： 在在CMCM控制下，将控制下，将CMCM内容作为内容作为SMSM的写入地的写入地 址，把话音信息写入到址，把话音信息写入到SMSM相应单元中；相应单元中； 在定时脉冲控制下顺序读出话音信息。在定时脉冲控制下顺序读出话音信息。 CM： 在中央处理机控制下写入；在中央处理机控制下写入； 在定时脉冲控制下读出。在定时脉冲控制下读出。 3.33.3 T T接线器的工作原理接线器的工作原理SMTSiABTSjiBjACM写写写CPU控制控制jiji读读时钟时钟ATSjBTSiiijj读读时钟控制时钟控

26、制计数器计数器3.33.3 T T接线器的工作原理接线器的工作原理3 3.4.4 T T接线器的电路组成接线器的电路组成TS0TS31TS0TS31TS0TS31HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A A7 7A A0 08 8端输入的端输入的T T接线器接线器复复用用器器分分路路器器T接线器由SM、CM、复用器、分路器四部分组成1主叫用户摘机 对用户线状态监视是由用户线扫描程序周期性地进行。当主叫A摘机，使用户线路状态发生变化，由“1”(断)变“0”(通)。 用户线扫描程序检测出主叫用户A摘机，确定主叫A的设备号。根据设备号，从外存储器中调入该用户的用户数据，其中包括A用户的电话号码，用户类别、服务类别等，然后执行去话分析程序。 分析结果，得出下一步要执行的任务和下一个状态号码。如果是号盘话机，就接脉冲收号器，按钮话机就接双音收号器。寻找一个拨号音源至主叫用户的空闲时隙，将拨号音送至主叫用户。监视收号器的输入信息，准备收号。 2收号 用户听到拨号音，拨第一位号码，收号器收到第一位号后，停拨号音。 用户继续拨号，收号器将收到的号码按位储存。 3号码分析 对用户拨号进行预译处理，以确定应收号码的位数及呼叫类别。当收到的