语音编码与数字传输

1、第二章 语音编码与数字传输1课程目标理解模拟信号和数字信号的区别了解语音信号数字化的过程掌握PCM30/32路系统的帧结构了解PCM一次群和高次群的概念2第一节 语音编码3抽样量化接收端编码信道解码低通发送端A/DD/APCM信号语音信号语音信号你知道吗！4模拟信号与数字信号的区别模拟信号：在和幅度上连续的电信号数字信号：在时间和幅度上都离散的电信号5数字通信的特点: 抗干扰能力强，无噪声积累。 便于加密处理。 利于采用时分复用实现多路通信。 设备便于集成化、小型化。 占用频带宽。 6模拟语音信号数字化的步骤抽样： 抽样定理量化：非均匀量化（A率13折线）编码：PCM编码（8比特）72022/

2、8/11.4 数字通信基础8抽样：将模拟信号在时间上离散化的过程。量化：将模拟信号在幅度上离散化的过程。编码：编码是指将每个量化后的样值用二进制 代码来表示。8一、语音信号数字化1、抽样125stt91、抽样低通抽样定理（奈奎斯特第二定理）采样信号的频率必须高于被采样信号频率的2倍以上时，被采样信号才有可能被无失真地恢复。电话通信系统中语音信号频率：3003400Hz采样频率不低于6800Hz（34002）电话通信系统采用的抽样频率为8000Hz抽样后的信号为在时间离散，幅度连续的PAM（脉冲幅度调制）信号102、量化：定义：对幅度进行离散化处理的过程称为量化，实现量化的器件称为量化器分类：均

3、匀量化非均匀量化(例：百分制和四级分制)11Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Ts量化值1012345模拟信号波形均匀量化后信号波形例：模拟信号抽样量化txy0.51.52.53.54.5-0.5X0.5,Y=00.5X1.5,Y=11.5X2.5,Y=22.5X3.5,Y=33.5X4.5,Y=4量化可以采用类似“四舍五入”的方法，使每个抽样后的幅值用一个邻近的“整数”值来近似12非均匀量化:量化间隔不等yx压扩倍数x:信号电平值; y:量化值；xxy2134x2134均匀量化:量化间隔相等所有量化级内信号的压扩倍数相同。不同量化级内信号的压扩倍数不同0.51.52.53.54.51010

4、01000斜率表示压扩倍数实际应用举例实际应用举例压扩倍数斜率不同（折线）表示非均匀量化斜率相同（直线）表示均匀量化13目前国际上有两种非均匀量化方法：律15折线非线性量化北美、日本采用。 A律13折线非线性量化中国、欧洲采用。 分为256个量化级。14如果定义最小段长度为，则最大电平幅值为：2048 中国、欧洲采用A律13折线PCM量化信号幅值不均匀地分为八个大段，每个大段都平均地分为16个小段，故一共分为8*16=128段，在信号幅值的负半周量化方法相同，故共有128*2=256个量化级15日本、北美采用律15折线PCM量化163、编码：用一组二进制脉冲来代表已量化的样值幅度。PCM编码使

5、用的是折叠二进制码。编码长度为8比特。17PCM编码规则A律采用256个量化级时，也就是说，用8位来区分256个量化级a0a5a4a3a6a1a2a7极性码段落码段内码第一位（a0）为极性码，“0”表示负，“1”表示正。这样正负各有128个量化级。第二四位（a1 a3）为段落码，表示八个段；段落采用非均匀量化。第四七位（a4 a7）为段内码，段内采样均匀量化，分16个段。18第二节 PCM数字传输(P23)19一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)321cbaBAC1TDM原理图1时间t20一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Mu

6、ltiplexing)32cbaBACTDM原理图1AA4时间t21一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)32cbaBCTDM原理图1Aaa4D时间t22一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)32cbBCTDM原理图1Aa224Dd时间t23一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)3cbBCTDM原理图1Aa24DdBB5时间t24一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)3cbCTDM原理图1Aa24DdB5bb时间t25一

7、、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)3cCTDM原理图1Aa24DdB5bEe33时间t26一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)cCTDM原理图1Aa24DdB5bEe36CC时间t27一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)cTDM原理图1Aa24DdB5bEe36CFcc时间t28一、时分复用的概念(TDM:Time_Division Multiplexing)321cbaBAC1ATDM原理图2aBb3cc帧1帧2帧3321cbaBAC1时隙时隙：在时分复用

8、系统中，每一话路传输一次话音采样编码的时间帧：复用同一传输线的所有话路各采样一次的时间（即每一话路两次采样的时间间隔），在电话通信系统中，一帧时长恒为125微秒。2930多路复用的制式我国和欧洲采用的是PCM30/32帧结构制式日本和北美采用的是PCM24帧结构制式31二、PCM30/32帧结构（P25）中国电话通信系统的时分复用方式帧结构1100101偶帧TS0奇帧TS011A11111TS0TS16TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS28TS29TS30TS31TS

9、24TS25TS26TS270000adcbadcbadcb11A21acbdacbdacbdF0F1F15F2帧同步信号帧告警信号复帧同步和复帧告警1时隙线路和17时隙线路2时隙线路和18时隙线路15时隙线路和31时隙线路a、b、c、d不同时为0A1/A2:帧/复帧失步告警（“0”正常；“1”：告警）1帧=125s不同帧的TS16的内容不同1复帧16帧2ms复帧结构F0F1F2F3F4F4F6F7F8F9F10F11F15F14F13F1232PCM30/32基群（一次群）特征一帧的时长为125S一个时隙八比特(即一个数字化PCM语音编码)一帧包含32时隙一个时隙的比特速率（带宽）为64kb

10、ps基群的速率（带宽）为2.048Mbps，简称2M口一个时隙为3.9S每比特的传输速率为488nS一个复帧的时长为2mS第0个时隙为同步、告警时隙，第16个时隙为复帧同步、复帧告警、线路信号时隙，这样一条PCM30/32中共有30个话路时隙33 三、定时和同步(P26)时分多路复用的关键在于准确地把各路信号安置在规定时隙中；32路系统采用的是统一插入法；位同步：码元同步；防止滑码和重复接收帧同步：保证收发话路同步复帧同步：保证话路状态信号同步网同步：保证全网交换机时钟系统同步34 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0

11、1 1 0 0 1 1 0滑码重复接收正常读取35四、PCM一次群和高次群(P27)二次群复接器三次群复接器四次群复接器123412341234PCM120/128；二次群；码率：8.448Mb/sPCM480/512；三次群；码率： 34.368Mb/sPCM1920/2048；四次群；码率： 139.264Mb/sPCM30/32,基群码率：2.048Mb/s高次群可以传输包括语音、电报、传真、可视电话、高速数据和高清晰度电视等各种信号362022/8/11.4 数字通信基础37零次群（DS0） 64kb/s一次群（DS1） 2.048Mb/s 30路 二次群(DS24DS1) 8.448

12、Mb/s 120路三次群(DS34DS2) 34.368Mb/s 480路四次群(DS44DS3) 139.262Mb/s 1920路五次群(DS54DS4) 564.99 Mb/s 7680路3.我国数字复接系列37回顾课程目标理解模拟信号和数字信号的区别了解语音信号数字化的过程掌握PCM30/32路系统的帧结构了解PCM一次群和高次群的概念38二、PCM30/32帧结构（P25）中国电话通信系统的时分复用方式帧结构1100101偶帧TS0奇帧TS011A11111TS0TS16TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS17TS

13、18TS19TS20TS21TS22TS23TS28TS29TS30TS31TS24TS25TS26TS270000adcbadcbadcb11A21acbdacbdacbdF0F1F15F2帧同步信号帧告警信号复帧同步和复帧告警1时隙线路和17时隙线路2时隙线路和18时隙线路15时隙线路和31时隙线路a、b、c、d不同时为0A1/A2:帧/复帧失步告警（“0”正常；“1”：告警）1帧=125s不同帧的TS16的内容不同1复帧16帧2ms复帧结构F0F1F2F3F4F4F6F7F8F9F10F11F15F14F13F1239本章结束 谢谢！40五、多路复接和串/并、并/串转换（P35）41PC

14、M0PCM2PCM7PCM1TS0TS0TS1TS2TS7TS8TS9TS1TS10TS15TS248TS31TS249TS250TS2551、多路复接原理(P35)思考：复用后的时隙号如何来计算呢？公式：复用后时隙号复用前总PCM数复用前时隙号复用前PCM线号(注意：时隙号、PCM线号都从“0”开始)1帧多路复用器复用前时隙号复用后时隙号TS31TS01帧TS1TS0TS0TS1TS2TS7TS8TS9TS1TS10TS152帧422、 串/并转换PCM001275436TS0TS31TS11帧32时隙1时隙8比特串行母线TS01帧32时隙8条串行母线分别传送一次编码的8个比特1帧1帧并行母

15、线思考：串/并转换后的时隙号如何来计算呢？答：时隙号不变串 并 转 换器433、 并/串转换思考：串/并转换后的时隙号如何来计算呢？答：时隙号不变PCM0串行母线TS0TS31TS11帧32时隙1时隙8比特TS08条串行母线分别传送一次编码的8个比特012754361帧32时隙1帧1帧并/串 转 换器并行母线444、 多路复接串/并转换思考：串/并转换后的时隙号如何来计算呢？答：不用考虑串/并转换，与单纯多路复用的计算方法相同TS0TS8TS248TS0TS31TS31TS0TS0串行母线并行母线PCM0PCM2PCM7PCM1D0D1D2D7D5D4D3D6多路复用器450123PCM串行2

16、Mb/s串行8Mb/s(a)复用器复 用 器0123PCM串行2Mb/s并行1Mb/s(b)复用器5、 时分复用信息速率的换算关系466、总结在交换机内部采用的是多路复用+串并转换的方式；复用的目的：提高PCM的复用度，节省设备（硬件）资源；串并转换的目的：降低数码率；串行传送时，一个时隙传送8bit；并行传送时，对于每一条并行线，一个时隙传送1bit；N路复用前的码率为A，则复用后串行码率为N*A;并行码率为N*A/8;并/串转换，是针对每一时隙的信号而言的，所以转换后时隙的序号不改变；复用后的时隙号计算公式为：TsN*X+Y(N条PCM复用，第Y条PCM的第X时隙复用后的时隙号为Ts,X,

17、Y编号从0开始）。47课程回顾1、数字程控交换机由话路和控制系统两个大的部分构成。其中_部分主要由_、_、_和_组成，最核心的部分是_; _部分主要由_、_和_组成，最核心的部分是_.2、按照所交换的话音信号的形式，交换机可分为_和_两种。按照控制部分的性质，交换机可分为_、_和_.3. 语音信号数字化经过了_、_和_三个步骤。4. 抽样定理的内容是_ ，根据抽样定理，在电话通信系统中采用的抽样频率是_Hz，抽样周期是_。5. 语音信号采用非均匀的量化方式，我国和欧洲采用_量化方式；日本和北美采用 _量化方式；我国语音信号编码长度是_bit，因此量化级为_ 。6.时分复用的英文缩写是_全拼是_

18、;7.什么叫帧？什么叫时隙？8.我国采用什么样的帧结构？一帧的时长为_,一时隙的时长为_.继续课程内容48课程回顾1在PCM30/32系统中，复帧同步的目的是为了 。 （A）时钟提取 （B）各话路时隙同步 （C）线路信号同步 （D）传输话音 2在PCM30/32帧结构中，第十六时隙（TS16）用于传送 。（A）话路信息 （B）线路信号 （C）帧同步 （D）记发器3在PCM30/32系统中，一帧表示对话路信号的抽样周期，其时间为 。（A）2ms （B） 125s （C） 3.9s （D）488ns4在中国一号信令系统中，PCM30/32路时分复用系统共有 。（A）32个时隙 （B）32个话路通道

19、 （C）30个时隙 （D）24个时隙5下面是PCM30/32系统中帧同步定义哪个是正确的 。 （A）在发射端，帧同步就是帧码产生 （B）在发射端，帧同步是偶帧的第0时隙 （C）帧同步就是在接收端保证从第0时隙起各路时隙与发端的第0时隙起各路时隙对齐，保证各路时隙正确接收 （D）帧同步就是在接收端从输入码流中提取时钟信号6数字程控交换机在交换机内部的一个时隙的码流速率是 。（A）128Kb/s （B） 32 Kb/s （C）64 Kb/s （D）16Kb/s7PCM30/32基群系统的码流速率为 Mb/s。 （A）2.048 （B）1.544 （C） 4.096 （D）8.19249课程回顾时分

20、复用的英文缩写是_全拼是_;什么叫帧？什么叫时隙？我国采用什么样的帧结构？一帧的时长为_,一时隙的时长为_.在PCM30/32路通信系统中，每一话路的信息传输速率是_bit/s，整个复用线的信息传输速率是_bit/s。一个复帧时长为_，包括_个帧；每帧时长为_，包括_个时隙；每时隙时长为_，包括_个比特。第0帧的第0时隙的内容是_第31时隙的内容是_; 第16时隙的内容是_;第15帧的第0时隙的内容是_第31时隙的内容是 _;第16时隙的内容是_;继续课程内容50课程回顾通信系统多路时分复用，我国和欧洲采用_帧结构，北美和日本采用_帧结构。一个复帧时长为_，包括_个帧；每帧时长为_，包括_个时隙；每时隙