现代通信技术第版第三章 电话通信.ppt

第三章 电话通信 本章重点： 数字通信过程 多路复用技术 数字程控交换技术 PCM30/32系统 电话机的发明 1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话，这就是原始的电磁式电话。 1877年爱迪生发明了碳精式送话器，将碳精式送话器与手柄、呼叫设备（电铃）、手摇发电机和干电池组合起来就成为磁石式电话机。 1882年出现了共电式电话机，这种电话机不需要手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给，这种概念一直沿用到今天。 1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘。1920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路，这样就产生了自动电话机——拨号盘电话机。 上个世纪60年代电子学飞速发展，70年代大规模集成电路的出现，出现了电子电话机——按键式电话机。80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机，从电话机出来的是数字话音信号。随着B-ISDN网络和IP骨干网络的出现，多媒体用户终端和IP电话机相继出现。 固定电话和移动电话 3.1 电话通信过程 电话通信是利用电的方法传送人的语言并完成远距离语音通信过程。一般使用的固定电话为模拟电话终端，通过用户线连接到交换机，交换机之间中继线传输的是数字信号。 数字通信过程包括发送端的模/数变换、信道传输和接收端的数/模变换三部分。 模拟信号转换为数字信号设备称为模/数转换设备。 将模拟信号转换为数字信号的方法有 PCM脉冲编码调制（Pulse Code Modulation 差值编码调制（Difference Pulse Code Modulation，DPCM） 自适应差值编码（Adaptive Difference Pulse Code Modulation，ADPCM） 增量调制（Delta Modulation，△M） PCM数字通信过程 1.发送端的模/数变换 （1）抽样 （2）量化 （3）编码 （1）抽样 模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行离散化处理，即将时间上连续的信号处理成时间上离散的信号，这一过程称之为抽样。 通过抽样得到一系列在时间上离散的幅值序列称为样值序列。这些样值序列的包络线仍与原模拟信号波形相似，我们把它称之为脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）信号。 话音信号的离散化处理 时间上的离散性 设时间连续信号f（t），其最高截止频率为fm。要从样值序列无失真地恢复原时间连续信号，其抽样频率应选为fs≥2fm。这就是著名的奈奎斯特抽样定理，简称抽样定理。 人的话音信号频率为300～3400Hz，考虑防卫带的预留： fs＝8KHz，抽样周期T＝125μs。 （2）量化 抽样后的PAM信号的幅度仍然是连续的，因此还是模拟信号。 幅值在一定范围内为无限多个值，若直接转换成二进制数字信号表示需要无限多位二进制信号与之对应，这是不可能实现的，为此要采用量化的办法。 量化是把信号在幅度域上连续的样值序列用近似的办法将其变换成幅度离散的样值序列。 具体的定义是，将幅度域连续取值的信号在幅度域上划分为若干个分级（量化间隔），在每一个分级范围内的信号值取某一个固定的值用m(t)来表示。 量化误差 这一近似过程一定会产生误差，称为量化误差。量化误差就是指量化前后信号之差，会产生量化噪声。 （3）编码 编码是把抽样并量化的量化值变换成一组（8位）二进制码组 对于一个数字话路来说，每秒钟抽取8000个样值，每个样值编为8位二进制代码，则每一话路的数码率为：8×8000＝64kbit/s。 2．信道及再生中继 （1）信道传输的码型变换 单极性不归零码（Non-Return Zero，NRZ）码变换为双极性归零码（Return Zero，RZ）。 （2）再生中继 在信道上每隔一段距离就要对数字信号波形进行一次“修整”，再生出与原发送信号相同的波形，然后,再进行传输。 3．接收端的数/模变换 （1）再生、解码 （2）低通滤波（平滑） 信号衰减 噪声干扰 数字通信过程包括以下三个过程： 发送端的模/数变换包括抽样、量化和编码三个过程； 信道传输包括码型变换和再生中继； 接收端的数/模变换包括再生、解码和低通滤波三个过程。 3.2 多路复用技术 为了提高线路利用率，使多个信号沿同一信道传输而互不干扰的通信方式。 3.2.1频分多路复用技术FDM 3.2.2时分多路复用技术TDM 发、收双方的电子开关的起始位置和旋转速率都必须一致，否则将会造成错收，这就是PCM系统中的同步要求。 收、发两端的数码率或时钟频率相同叫位同步或称比特同步，也可通俗的理解为两电子开关旋转速率相同； 收、发两端的起始位置是每隔1帧长（即每旋转一周）核对一次的，此称帧同步。这样才能保证正确区分收到的哪8位码是属于同一个样值的，又是属于哪一路的信号。 3.2.3码分多路