通信基础知识多媒体幻灯片

通讯基础知识1、计算机基础知识2、数字信号3、抽样、量化、编码、译码和时分复用4、PCM基群格式5、时分数字交换6、时分数字程控交换机的组成计算机基础知识PC..?..!操作系统应用软件电源显示器扩展卡光驱内存CPU硬盘外设…DOSWIN9XOFFICE97UNIX...WPSGAMES数字信号什么是数字信号？什么是模拟信号？一般来说，数字信号必须满足在时间和信号幅值上是离散的，相反模拟信号在幅值上是连续的。数字信号模拟信号低通取样量化编码复用线路编码数字传输或交换机线路译码去复用译码低通滤波模拟信号A/D数字信号数字信号NRZHDB3HDB3NRZ数字化模型抽样、量化、编码、译码和时分复用取样（Sampling）是将时间和幅度都连续的模拟信号变换成时间离散的幅度连续的另一种模拟信号（脉冲幅度调制PAM信号），为了使取样后的PAM信号能在接收端完全无失真地恢复为原始信号，取样周期应该满足如下所述的奈奎斯特定理（NyquistTheorem）：一个频带受限于BHz的信号可以唯一地用周期为的样值系列确定,只要fs≥2B。话音信号频率范围为300-3400Hz，国际统一规定取样频率为8KHz。采样波形+0.3+0.2-0.4+0.10+0.1-0.4+0.2-0.5Nq(t)(a)实现原理图取样量化Sp(t)&(t)S(t)Sq(t)(b)采样波形Sq(t)S(t)Sp(t)5.310.27.62.15.08.113.614.27.5510825814148&(t)量化就是对取样后的PAM信号的幅值转换成数字的过程。量化产生量化噪声，分均匀量化和非均匀量化。均匀量化：由于对量化范围内的大小信号均采用相等的量化阶距进行量化，造成大信号的信噪比SNR（信号功率与量化噪声功率之比）有富俗，而小信号的SNR又嫌不足（SNR值越大，音质越好）。为了提高小信号的SNR，采用非均匀量化，即对大小信号分别采用不等的量化阶距，对小信号采用小的量化阶距，对大信号采用大的量化阶距，从而使大小信号具有基本相同的SNR。非均匀量化的实现:是使信号S(t)经过一个具有非线性特性的压缩器进行变换，使其小信号扩张，而大信号被压缩,从而得到压缩了的信号,再通过一个均匀量化器量化，这就等效于对取样后的信号进行非均匀量化。在收端，量化后的信号经过具有与压缩器相反特性的扩张器，使得小信号得以压缩而大信号则被扩张，从而还原出原来的PAM信号。输入信号输出信号A/DD/A被压缩数字比特流压缩均匀PCM均匀PCM扩张编码器译码器常用的压缩特性有A律（欧洲和中国采用）和律（北美和日本采用）对数压缩。实现上述连续压扩特性需无穷多个量化级,实际上无法加以实现,为此通常采用数字电路分段进行压扩。这样，不仅实现容易,而且成本低。A律压缩采用的就是十三折线法，一象限分8段（在时间轴以1/2递减规律分成8大段，分段点是1、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128；幅度轴分8均匀段），1-8段斜率分别为1/4、1/2、1、2、4、8、16、16，7、8段斜率一样；一、三象限对称，故共13折线段。A律压扩特性13折线近似图编码就是把量化的幅度信号变成二进制数据的过程，中国采用A律13折线压缩编码，规则如下:信号样值有正有负,要用一位码来表示，这一位码叫极性码。正极性以比特“1”表示，负极性以比特“0”表示。13折线压缩律在第一象限有8大段，每一段斜率不同，故需要用3位码表示8个不同的段落，这3位叫段落码，它们也表示各段的起始电平。在每段落内再均匀分为16个小段，这4位叫段内码。由于各段长度均不同，均分后各段内的小段的长度也不等。D1D2D3D4D5D6D7D8极性码段落码段内码取样、量化、编码后的波形取样速率8KHz，每路信号编码后速率64KHzD(t)S(t)译码为了从数字信号恢复原模拟信号，需要对数字信号进行译码和滤波。译码是编码的逆过程，即将接收的PCM编码信号转换成与发端一样的量化信号。这可以根据码组中的段落码所对应的量化阶距值及四位段内码所对应的段序号值，求出对应的原量化值（绝对值）。译码器是一个积分过程，其充电速度快放电速度慢，其输出是一个非平滑的模拟信号，用低通滤波器对其滤波，滤除其高频分量，可使其平滑成模拟信号。尽管模拟信号的数字化及其逆过程经过很多步骤但实现起来很简单。随着大规模集成技术的发展，一片芯片可完成上述功能。这类芯片有Intel2914、TP3067和MC145567等。时分复用（TDM）是多路信号按一定规律分时占用1条信号线。复用器给每个用户分配一个固定的时间段（称为时隙），无论何时，每个用户只能在分配给它的时隙内发送信息，用户无信息发送时，他们的时隙就会处于空闲状态，别人也不能加以利用。TDM采用固定帧长结构，它根据时隙在帧内的相对位置来识别用户信道，要求时隙周期地出现，因此需要有同步信号来进行时隙定位。D1(t)D2(t)D3(t)D4(t)DM(t)四路时分数字信号复用示意图ABCD第一帧第二帧ABCDABCD同步时钟PCM基群格式PCM基群系统是数字复接的最基本的系统,它由30话路和2路信令控制链路组成。构成的基群帧结构包含32个时隙，通常将TS0作为帧同步时隙。中国一号信令：TS1-15、TS17-31为话路时隙，TS16作为本基群线路信号时隙，30个话路只有8bit线路信号,这显然是不够的。为此采用复帧结构，即由16个单帧组成一个复帧（Multi-frame）这样安排就可以保证在2ms时间内为每个话路分配到4个信息比特，即信令速率为2Kb/s,这就是30/32PCM复帧结构中的随路信令的线路信号速率。中国七号信令：可从TS1-31时隙中任选1个时隙为信令时隙，其它时隙为话路时隙。16帧,125s×16=2msF0F1501151617303132时隙,256bit,125s,1帧保留给国际用(目前固定为1)同步时隙话路时隙TS1-TS15话路时隙TS17-TS31F0帧同步码D1D2D3D4D5D6D7D8偶帧奇帧帧失步对告码A1：F1abcdabcd话路16信令码话路1信令码11A111111保留给国际用(目前固定为1)F15abcdabcd话路15信令码话路30信令码同步:A1=0;A2=0失步:A1=1;A2=11001101100001A211复帧同步码复帧对步码PCM帧结构设备内部码型是非归零码（NRZ），不适于在有线线路中传输，应考虑符合以下条件的码型：1、不含直流分量、低频及高频分量越少越好2、含时钟信息3、有误码检测能力4、码型转换易实现三阶高密度双极性码HDB3能很好地满足这个要求：超过4个连“0”，第4个“0”变成“1”正负极性交替，无直流分量，低频及高频分量很少。线路信号编码码型示意图0100100000100100001110000010原码NRZ码AMI码HDB3码000V-B400V+000V-HW的概念是基于时分复用原理的多个同一类信号的复用，一般有2M、8M的HW。PCM的概念是基于时分复用原理的多个同一类信号和控制信号的复用，一般为2M（中国及欧洲体制）32时隙，TS0和TS16为控制信号。E1接口的概念是指2MPCM的传输接口G.703，一般为HDB3或AMI码。以上三个概念易混淆，且一般速率皆为2M。三个容易混淆的基本概念时分数字交换T接线器主要是由话音存储器（SM）和控制存储器（CM）两部分组成。在时钟同步下把HW线上的串行数据转换成并行数据写入SM，接续的控制则是由CPU控制的CM来实现。T接线器有2种实现方式：顺序读入控制读出，控制读入顺序读出。一般采用顺序读入控制读出工作方式。话音的交换表现为所分配的时隙内容的互换，任一HW为双向的，每个用户分配为某一双向HW的一个时隙。SM的容量为N（交换容量）字节8bitCM的容量为N（交换容量）字节(Log2N)bitCM存储的是时隙交换的的顺序，是SM读出的顺序的地址T网接续（交换）示意图8S/P8P/SabIHWOHWabTS11TS3baTS11TS3SMCMCPU311031311031CLKCM输出SM的地址8765432187654321113T接线器：顺序写入控制读出时分数字程控交换机的组成•程控数字交换机由硬件和软件两大部分组成。程控数字交换机硬件主要由四部分组成：接口电路、公共资源、数字交换网络和控制系统，接口电路有用户侧接口（包括模拟用户、数字用户、ISDN用户及其它用户）和中继侧接口（接到其它设备）。公共资源电路有局间信令处理器、用户电路DTMF收发号器和提供各种信号音的信号音产生电路。时钟电路在外同步基准的同步下产生供各功能单元使用的统一时钟。前台控制处理器在后台操作终端的指令下对各功能单元进行控制。用户接口中继接口交换网络公共信令收发器DTMF收发号器信号音发生器前台控制处理器时钟产生后台操作终端公共资源数字程控交换机硬件基本构成程控数字交换机中的硬件动作由软件进行控制。软件质量的好坏直接影响整个交换机的性能。软件由程序和数据两大部组成。程控数字交换机的软件系统是非常复杂和庞大的，它应具有如下特点：规模大实时性强多任务处理可靠性要求很高可维护性好。数字程控交换机软件基本组成在交换级上是数字信号且是程序控制的交换机称为数字程控交换机，相反交换级上是模拟信号且是程序控制的交换机称为模拟程控交换机。数字程控交换机定义1、数字信号传输采用“0”、“1”二种信号传输，易判别，极少有误差。2、数字信号皆采用光传输，免受电干扰，传输距离远（50KM-几千KM），不象模拟信号传输那样需几公里加中继器。3、采用时分复用技术，在2根线上可传输31428个通道的信号（STM-16复用等级），省去了大量的铜缆及中继器，节约成本。4、数字信号传输不象模拟信号传输那样有误差积累，传输质量大大提高。5、随着超大规模集成电路的发展，数字化使交换和传输设备体积大大减小，实现起来很容易。6、数字信号提供非话音及宽带业务，如ISDN、DDN等，支持非电路交换。数字信号传输及交换的优点