,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一章 绪论 杨柳,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/D,D/A,PCM,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）,7,2024/11/19,1.4 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,125,s,t,t,9,1,、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：,300,3400Hz,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,10,2,、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：,均匀量化,非均匀量化,(,例：百分制和四级分制,),11,Ts,2Ts,3Ts,4Ts,5Ts,6Ts,7Ts,量化值,1,0,1,2,3,4,5,模拟信号波形,均匀量化后,信号波形,例：模拟信号抽样量化,t,x,y,0.5,1.5,2.5,3.5,4.5,-0.5X0.5,Y=0,0.5X1.5,Y=1,1.5X2.5,Y=2,2.5X3.5,Y=3,3.5X4.5,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,y,x,压扩倍数,x,:,信号电平值,; ,y,:,量化值；,x,x,y,2,1,3,4,x,2,1,3,4,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,0.5,1.5,2.5,3.5,4.5,10,100,1000,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,16,3,、编码：,用一组,二进制脉冲来代表已量化的样值幅度。,PCM,编码使用的是折叠二进制码。编码长度为,8,比特。,17,PCM,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,a,0,a,5,a,4,a,3,a,6,a,1,a,2,a,7,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),3,2,1,c,b,a,B,A,C,1,TDM,原理图,1,时间,t,20,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),3,2,c,b,a,B,A,C,TDM,原理图,1,A,A,4,时间,t,21,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),3,2,c,b,a,B,C,TDM,原理图,1,A,a,a,4,D,时间,t,22,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),3,2,c,b,B,C,TDM,原理图,1,A,a,2,2,4,D,d,时间,t,23,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),3,c,b,B,C,TDM,原理图,1,A,a,2,4,D,d,B,B,5,时间,t,24,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),3,c,b,C,TDM,原理图,1,A,a,2,4,D,d,B,5,b,b,时间,t,25,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),3,c,C,TDM,原理图,1,A,a,2,4,D,d,B,5,b,E,e,3,3,时间,t,26,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),c,C,TDM,原理图,1,A,a,2,4,D,d,B,5,b,E,e,3,6,C,C,时间,t,27,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),c,TDM,原理图,1,A,a,2,4,D,d,B,5,b,E,e,3,6,C,F,c,c,时间,t,28,一、时分复用的概念,(TDM:Time_Division Multiplexing),3,2,1,c,b,a,B,A,C,1,A,TDM,原理图,2,a,B,b,3,c,c,帧,1,帧,2,帧,3,3,2,1,c,b,a,B,A,C,1,时隙,时隙：在时分复用系统中，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。,29,30,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,1,1,0,0,1,0,1,偶帧,TS0,奇帧,TS0,1,1,A,1,1,1,1,1,TS0,TS16,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS8,TS9,TS10,TS11,TS12,TS13,TS14,TS15,TS17,TS18,TS19,TS20,TS21,TS22,TS23,TS28,TS29,TS30,TS31,TS24,TS25,TS26,TS27,0,0,0,0,a,d,c,b,a,d,c,b,a,d,c,b,1,1,A,2,1,a,c,b,d,a,c,b,d,a,c,b,d,F0,F1,F15,F2,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,0,A1/A2:,帧,/,复帧失步告警,（“,0”,正常；“,1”,：告警）,1,帧,=125,s,不同帧的,TS16,的内容不同,1,复帧,16,帧,2ms,复帧结构,F0,F1,F2,F3,F4,F4,F6,F7,F8,F9,F,10,F,11,F,15,F,14,F,13,F,12,32,PCM30/32,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,64kbps,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 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,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,PCM120/128,；二次群；码率：,8.448Mb/s,PCM480/512,；三次群；码率：,34.368Mb/s,PCM1920/2048,；四次群；码率：,1,39.264Mb/s,PCM30/32,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,36,2024/11/19,1.4 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,(DS2,4DS1) 8.448Mb/s 120,路,三次群,(DS3,4DS2) 34.368Mb/s 480,路,四次群,(DS4,4DS3) 139.262Mb/s 1920,路,五次群,(DS5,4DS4),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,1,1,0,0,1,0,1,偶帧,TS0,奇帧,TS0,1,1,A,1,1,1,1,1,TS0,TS16,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS8,TS9,TS10,TS11,TS12,TS13,TS14,TS15,TS17,TS18,TS19,TS20,TS21,TS22,TS23,TS28,TS29,TS30,TS31,TS24,TS25,TS26,TS27,0,0,0,0,a,d,c,b,a,d,c,b,a,d,c,b,1,1,A,2,1,a,c,b,d,a,c,b,d,a,c,b,d,F0,F1,F15,F2,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,0,A1/A2:,帧,/,复帧失步告警,（“,0”,正常；“,1”,：告警）,1,帧,=125,s,不同帧的,TS16,的内容不同,1,复帧,16,帧,2ms,复帧结构,F0,F1,F2,F3,F4,F4,F6,F7,F8,F9,F,10,F,11,F,15,F,14,F,13,F,12,39,本章结束,谢谢！,40,五、多路复接和串,/,并、并,/,串转换（,P35,）,41,PCM,0,PCM,2,PCM,7,PCM,1,TS,0,TS,0,TS,1,TS,2,TS,7,TS,8,TS,9,TS,1,TS,10,TS,15,TS,248,TS,31,TS,249,TS,250,TS,255,1,、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,TS,31,TS,0,1,帧,TS,1,TS,0,TS,0,TS,1,TS,2,TS,7,TS,8,TS,9,TS,1,TS,10,TS,15,2,帧,42,2,、 串,/,并转换,PCM,0,0,1,2,7,5,4,3,6,TS,0,TS,31,TS,1,1,帧,32,时隙,1,时隙,8,比特,串行母线,TS,0,1,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,43,3,、 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,PCM,0,串行母线,TS,0,TS,31,TS,1,1,帧,32,时隙,1,时隙,8,比特,TS,0,8,条串行母线分别传送一次编码的,8,个比特,0,1,2,7,5,4,3,6,1,帧,32,时隙,1,帧,1,帧,并,/,串 转 换器,并行母线,44,4,、 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,TS,0,TS,8,TS,248,TS,0,TS,31,TS,31,TS,0,TS,0,串行母线,并行母线,PCM,0,PCM,2,PCM,7,PCM,1,D0,D1,D2,D7,D5,D4,D3,D6,多路复用器,45,0,1,2,3,PCM,串行,2Mb/s,串行,8Mb/s,(a),复用器,复 用 器,0,1,2,3,PCM,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,46,6,、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：,Ts,N*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,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,_;,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）488ns,4,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 （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/s,7,PCM30/32基群系统的码流速率为,Mb/s。,（A）2.048 （B）1.544 （C） 4.096 （D）8.192,49,课程回顾,时分复用的英文缩写是,_,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,_;,PCM,一次群包括,_,时隙，,_,话路；,二次群由,_,路一次群复接构成；包括,_,时隙，,_,话路；,N,次群由,_,路,N-1,次群复接构成,;,包括,_,时隙，,_,话路；,继续课程内容,51,课程回顾,1,、,4,路,PCM30/32,路系统进行时分复用，,PCM3,的,15,时隙在复用后位于,_,时隙。,复用前每路,PCM,的传输速率为,_bps,复用后的传输速率为,_bps,。,2,、,PCM30/32,路系统进行串并转换，,15,时隙在转换后位于,_,时隙。串并转换前串行,PCM,母线上的传输速率为,_bps,转换后每路并行线的传输速率为,_bps,。,3,、,4,路,PCM30/32,路系统进行时分复用后进行串并转换送入交换机，,PCM3,的,15,时隙在复用后位于,_,时隙。,复用前每路,PCM,的传输速率为,_bps,复用后的每路的传输速率为,_bps,。,继续课程内容,52,14, 在数字程控交换机的数字交换网内部，交换的二进制码型为,。,（,A,）,NRZ,（,B,）,HDB3,（,C,）,AMI,（,D,）,RZ,15,HDB3,的编码规则为当两个破坏点之间有奇数个“,1”,时，插入,。,（,A,）,000V,（,B,）,B00V,（,C,）,0011,（,D,）,1100,16,HDB3,的编码规则是对,码型的改进。,（,A,）,NRZ,（,B,）,2B1Q,（,C,）,AMI,（,D,）,RZ,17,HDB3,的编码规则中插入破坏点的目的是,。,（,A,）防止发射端时钟丢失 （,B,）防止接收端时钟丢失,（,C,）防止发射端定时信号丢失 （,D,）防止接收端定时信号丢失,53,