通信技术基础课件

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,*,通信技术基础,通信技术基础,1,第2章 数据通信,2.2 语音编码,2.3 语音信号交换,2.4 实训,2.1 通信过程,结 束,第2章 数据通信2.2 语音编码 2.3 语音信号交换,2,2.1 通信过程,2.1.2 局间通信,2.1.1 局内通信,2.1 通信过程2.1.2 局间通信 2.1.1 局内,3,2.1.1 局内通信,点到点通信：将电信号从一个地点经过传输媒介传送到另一个地点的通信方式,传输媒介,2.1.1 局内通信 点到点通信：将电信号从一个地点经过传,4,2.1.1 局内通信,全互连方式,2.1.1 局内通信 全互连方式,5,2.1.1 局内通信,全互连方式缺点,(1)当存,在N个终端时，需用电话线对数为,N（N-1）/2,，即所用线对数量随终端数的平方增加。,（2）当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大量的长途线路。,（3）每个终端都有N-1对线与其他终端相接，因而每个终端需要N-1个线路接口。,（4）增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。,（5）随着用户数的增加，系统的投资大幅度的增加。,2.1.1 局内通信 全互连方式缺点 (1)当存在N,6,2.1.1 局内通信,交换机引入,2.1.1 局内通信 交换机引入,7,2.1.2 局间通信,主叫方与被叫方在不同的市话局,2.1.2 局间通信 主叫方与被叫方在不同的市话局,8,2.2 语音编码,2.2.2 PCM编码,2.2.1 语音编码的分类,2.2 语音编码 2.2.2 PCM编码 2.2.1,9,2.2.1,语音编码的分类,波形编码,参数编码,混合编码,2.2.1 语音编码的分类 波形编码 参数编码 混合编,10,2.2.1,语音编码的分类,波形编码,从语音信号波形的特点出发，对波形的采样值，或其预测值，或其预测误差值进行编码，称为语音信号的波形编码。,2.2.1 语音编码的分类 波形编码 从语,11,2.2.1,语音编码的分类,参数编码,从语音信号的产生机理出发，构造语音信号的模型，提取描述语音信号的特征参数，对模型参数或其预测值进行编码，称为参数编码或模型编码。,2.2.1 语音编码的分类 参数编码 从语音,12,2.2.1,语音编码的分类,混合编码,综合了语音编码和参数编码的优点,，,产生了新一代的语音算法，这些算法结合了原有波形编码器质量好和声码器速率低的特点，克服了它们各自的弱点，称为混合编码算法。,2.2.1 语音编码的分类 混合编码 综合了,13,2.2.2,PCM编码,抽样,量化,编码,再生,解码,低通,再生中 继,将模拟信号抽样使其成为一系列离散的抽样值，然后再将抽样值量化为相应的量化值，并经编码变化成数字信号，用数字通信方式传输；在接收端则相应地将接收到的数字信号恢复成模拟信号。,2.2.2 PCM编码 抽样量化编码再生解码低通再生中 继,14,抽样,用很窄的矩形脉冲按一定周期读取模拟信号的瞬时值,抽样 用很窄的矩形脉冲按一定周期读取模拟,15,抽样定理,传送限带连续信号时，只要传送信号的单个抽样值(脉冲)的序列就足够了。这些抽样值的幅度等于连续信号在该时刻的瞬时值，而抽样频率应不小于被抽样信号中最高频率的二倍。,抽样定理 传送限带连续信号时，只要传送信号的单个,16,量化,把在输入端连续变化的有无限种幅度的模拟量变成在输出端的有限种幅度的模拟量。,量化方法大体上有以下三种：,舍去型。即将小于1伏的尾数舍去；,补足型。即将小于1伏的尾数补足为1伏；,四舍五入型。,量化 把在输入端连续变化的有无限种幅度的模拟量变,17,量化举例,量化前的值（V）,量化后输出值（V）,舍去型,补足型,四舍五入型,6.6,6,7,7,6.1,6,7,6,0.1,0,1,0,以上的量化方法不管是哪一种都有一个共同特点，就是量化分级是均匀的，也就是说不论信号大小其绝对误差是相同的。,量化举例量化前的值（V）量化后输出值（V）舍去型补足型四舍五,18,四舍五入量化示意图,图2.10 量化示意图,(a)抽样子 (b)量化,四舍五入量化示意图图2.10 量化示意图,19,量化噪声,量化噪声:是由于量化而带来的误差,衡量通信质量的一个重要指标是信噪比,信噪比=101g (分贝),一般要求信噪比大于26分贝,在小信号时均匀量化级噪声就可能太大而达不到这个标准。,量化噪声量化噪声:是由于量化而带来的误差,20,量化噪声,解决办法：,一：是将量化级差分得细一些，这样可以减少量化误差，从而减少量化噪声。但是这样一来量化级数多了，就要求有更多位编码及更高的码速，也就是要求更高的编码器，这样成本太高。,二：是采用不均匀量化分级，就是说将小信号的量化级差分得细一些，将大信号的量化级差分得粗一些。这样可以使得保持原来的量化级数下将信噪比做得都高于26分贝。这种做法叫作“压缩扩张法”，简称压扩法。,量化噪声解决办法：,21,压扩法基本原理,压扩法基本原理,22,非线性压扩法,一般非线性压扩特性采用的是近似于对数函数的特性。CCITT曾建议采用的压扩律叫作A律或律。,A律通用于欧洲，它是为3032路PCM中采用的；,律通用于北美和日本，它是为24路PCM中采用的。,我国采用的是A律。,非线性压扩法一般非线性压扩特性采用的是近似于对数函数的特性。,23,编码,编码就是把量化后抽样点的幅值分别用代码来表示。,代码的种类很多，采用二进制代码是通信技术中常见的。,在实际应用中通常用8位码表示一个样值，经过编码后的信号，就已经是PCM信号了。,编码 编码就是把量化后抽样点的幅值分别用代码来表示。,24,解码和重建,在PCM通信的接收端，需把PCM信号恢复为模拟信号，这要经过解码和重建两种处理。解码就是把接收到的PCM代码转变成与发送端一样的PAM信号，如下图所示。不过这里的PAM信号与发送端抽样后的PAM信号并不相同，它是经过量化的PAM信号，其幅度只有有限个值，而不是无穷多个值。这一误差也就是量化误差。,解码和重建 在PCM通信的接收端，需把PCM信号恢复为模拟信,25,时分多路复用,利用各路信号在信道上占用不同时间间隙而把各路信号分开,时分多路复用 利用各路信号在信道上占用不同时间间隙而把各路信,26,一个复帧由16帧组成；一帧由32个时隙组成；一个时隙为8位码组。,时隙115，1731共30个时隙用来作话路，传送话音信号。,时隙0（TS0）是“帧定位码组”，用于发/收端同步。偶数帧的28位为帧定位码组，规定内容为0011011；奇数帧的48位是备用码组；用于国内通信。,一个复帧由16帧组成；一帧由32个时隙组成；一个时隙为8位码,27,当数字链路跨越国际边界，或这些比特不被利用时，则将其固定为“1”。,第3位是帧对告码，用于指示远端失步告警。,非告警状态为“0”；告警状态为“1”。,当数字链路跨越国际边界，或这些比特不被利用时，则将其固定为“,28,奇、偶数帧的第1位是留作国际通信的备用比特。如果国际通信不用，则当数字链路跨越国际边界时固定为“1”。若数字链路不跨越国际边界，则此比特可用作国内业务。其中一种可以采纳的用法为循环冗余校验。,奇、偶数帧的第1位是留作国际通信的备用比特。如果国际通信不用,29,奇数帧的第2位用来区别偶数帧或奇数帧。因偶数帧第2位为“0”，则奇数帧第2位固定为“1”，以示区别。,时隙16用于传送各话路的标志信号码。标志信号按复帧传输，即每隔2ms传输一次。一个复帧有16帧，即有16个“时隙16”(8位码组)。除了帧0(F0)之外，其余帧1至帧15(FlF15)用来传送30个话路的标志信号。,奇数帧的第2位用来区别偶数帧或奇数帧。因偶数帧第2位为“0”,30,每帧8位码组传送二个话路的标志信号，每路标志信号占4个比特，以a、b、c、d表示。时隙16的帧O(FO)为复帧定位码组。其中第1至第4位是复帧定位码组本身，编码为0000；第6位为复帧对告码，用于复帧失步告警指示。失步为“1”；同步为“0”。其余三比特为备用比特。如不用则为“l”。要说明的是标志信号码abcd不能为全“0”，否则就要和复帧定位码组混淆了。,每帧8位码组传送二个话路的标志信号，每路标志信号占4个比特，,31,时分多路复用,从时间上讲：,1复帧为2ms；1帧占125s；而一个时隙占3.9s。每时隙8位码，即每位占488ns。，,从码率上讲：,由于抽样频率为8000Hz，也就是每秒钟传送8000帧，每帧有328=256比特，因此总码率为256比特帧8000帧秒2048千比特秒。对于每个话路来说，每秒钟8000个时隙，每时隙8个比特，所以可得8800064千比特秒,。,时分多路复用从时间上讲：,32,2.3 语音信号交换,2.3.2 时分交换,2.3.1 空分交换,2.3 语音信号交换 2.3.2 时分交换 2.3.1,33,2.3.1 空分交换,空分交换即空间分隔交换方式，是指交换网络的每个连接通路各自占据不同的空间位置，互相隔开。,2.3.1 空分交换空分交换即空间分隔交换方式，是指交换网,34,CD22100电路结构原理图,CD22100电路结构原理图,35,2.3.2 时分交换,时分交换采用时分接线器来完成的。,时分接线器的功能是完成一条PCM复用线上各时隙间信息的交换，它主要由话音存储器和控制存储器组成。,2.3.2 时分交换时分交换采用时分接线器来完成的。,36,话音存储器（SM）是用来暂时存储话音信号的，控制存储器（CM）是用来存储话音存储器的地址信息的。时分接线器的工作方式有两种：一种是“顺序写入控制读出”，另一种是“控制写入顺序读出”。,话音存储器（SM）是用来暂时存储话音信号的，控制存储器（CM,37,2.4 实训,实训任务二：空分交换网络原理系统实验,实训任务三：时分复用与时分交换原理实验,实训任务一：感知语音通信,2.4 实训实训任务二：空分交换网络原理系统实验实训任务三,38,实训任务一：感知语音通信,实训目的,1了解语音通信过程,2会进行正常的呼叫过程,实训仪器,1程控交换实验箱,2万用表,3电话单机,实训内容,1测量实验系统电路板中各测量点电压值，并记录。,2从总体上初步熟悉两部电话单机通话过程。,3初步建立电话通信的概念。,4观察并记录一个正常呼叫的全过程。,5观察并记录一个不正常呼叫的状态。,实训任务一：感知语音通信实训目的,39,实训任务二：空分交换网络原理系统实验,实训目的,1掌握空分交换的基本原理与实现方法,2熟悉空分交换网络的工作过程,实训仪器,1程控交换实验箱,2电话单机,320MHz示波器,实训内容,利用空分自动交换网络进行两部电活单机通话，对工作过程作记录,实训任务二：空分交换网络原理系统实验实训目的,40,实训任务三：时分复用与时分交换原理实验,实验目的,1掌握时分复用原理。,2熟悉交换网络的组成、原理与实现方法。,实验仪器,1程控交换实验箱,2电话单机,3PC机,实验原理,时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理使连续的模拟信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。利用这种空隙便可以传输其它信号的抽样值，因此，就可以沿条信道同时传送若干个基带信号。时分交换就是利用时分复用实现多路话音在同PCM总线上传输的。,实训任务三：时分复用与时分交换原理实验实验目的,41,