实验二十二电话接口及其PCM编译码和时分复用实验

现代通信原理实验指导书22－1实验二十二电话接口及其PCM编译码和时分复用实验一、实验目的1、全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法。2、通过对PBL38710电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。3、了解二/四线变换电路的工作原理。二、实验内容1、观察语音信号波形。2、二/四线变换实验。3、对两路语音信号进行PCM编码，观察编码波形。4、对两路语音信号进行PCM编码，然后将编码后的信号进行译码，聆听通话效果。5、对两路语音信号进行PCM编码，然后进行时分复用，解复用，PCM译码，观察复用后的信号与解复用的信号，并将其与复用前的编码信号比较。6、对时分复用后的信号进行信道模拟，观察其对话音质量的影响。三、实验仪器1、模拟信号数字化模块2、时分复用模块3、信道模拟模块4、电话接口及计算机数据通信模块5、电话单机二部6、20M双踪示波器一台7、连接线若干四、实验原理1、用户接口电路的作用在现代电话通信设备与程控交换机中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些用户功能放到“用户电路”来完成。用户电路也可称为用户线接口电路（SubscriberLineInterfaceCircuit—SLIC）。任何交换机都具有用户线接口电路。模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成，随着微电子技术的发展，近十年来在国际上陆续开发多种模拟SLIC，它们或是采用半导体集成工艺或是采用薄膜、厚膜混合工艺，并已实用化。在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSCHT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由所谓集成模拟SLIC完成。在布控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是-48V，用户的馈电电流一般是20mA～30mA，铃流是25Hz左右，而在程控交换机中，由于现代通信原理实验指导书22－2交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电）、O（过压保护）、R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）七项功能。模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是：（1）馈电（B-Batteryfeeling）：向用户话机送直流电流。通常要求馈电电压为-48V，环路电流不小于18mA。（2）过压保护（O-Overvoltageprotection）：防止过压过流冲击和损坏电路、设备。（3）振铃控制（R-RingingControl）：向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/75Vrms正弦波。（4）监视（S-Supervision）：监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。（5）编解码与滤波（C-CODEC/Filter）：在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。通常采用PCM编码器（Coder）与解码器（Decoder）来完成，统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路（300Hz～3400Hz）带宽，编码速率为64kb/s。（6）混合（H-Hyhird）：完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送，接收数字四线单向信号之间的连接。过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称为“混合电路”。（7）测试（T-Test）：对用户电路进行测试。模拟用户线接口功能见图22-1：现代通信原理实验指导书22－3图22-1模拟用户线接口功能框图2、用户线接口电路在本实验系统中，用户线接口电路选用的是爱立信公司的PBL38710，它包括向用户话机恒流馈电、向被叫用户话机馈送铃流、用户摘机后自行截除铃流，摘挂机的检测，语音信号的二/四线混合转换，用户电路的双向传输衰耗均为-1dB，供电电源+5V和-5V。其各项性能指标均符合邮电部制定的有关标准。3、用户接口电路的电路原理图本实验系统共有二个用户线接口电路，它们的电路组成与工作过程均一样，因此我们只对其中的一路进行分析。图22-2是用户线接口电路的电路原理图。馈电电源铃流发生器低通低通混合电路振铃控制馈电电路过压保护电路编码器解码器平衡网络模拟用户线发送码流接收码流振铃控制信号用户线状态信号现代通信原理实验指导书22－4图22-2用户线接口电路原理图4、工作过程为了简单和经济起见，反映用户状态的信号一般都是直流信号，当用户摘机时，用户环路闭合，在用户线上有直流电流流过。主叫摘机表示呼叫信号，被叫摘机，则表示应答信号。当用户挂机时，用户环路断开，用户线上的直流电流也断开，因此交换机可以通过检测用户线上直流电流的有无来区分用户状态。当用户摘机时，发光二极管LED03亮表示用户已处于摘机状态。需要说明的是，在此实验中为了说明其它问题，没有引入各种信号音，如拨号音、忙音、回铃音、振铃音等。通过上述简单分析，可得出各测量点的波形。TEL1_TX：通信时有发送话音波形；拨号时有瞬间DTMF波形；不通信时则此点无波形。TEL1_RX：通信时有接收话音波形。TEL2_TX：通信时有发送话音波形；拨号时有瞬间DTMF波形；不通信时则此点无波形。TEL2_RX：通信时有接收话音波形。5、二/四线变换电路在该实验系统中，二/四线变换由用户线接口电路中的语音单元电路实现，图22-3为电路的功能框图，该电路完成二线–单端之间信号转换，在PBL38710内部电路中已经完成了该变换。现代通信原理实验指导书22－5图22-3二/四线变换功能框图二/四线变换的作用就是把用户线接口电路中的语音模拟信号（TR）通过该电路的转换分成去话（T）与来话（R）。对该电路的要求是：将二线电路转换成四线电路；信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；应保持各传输端的阻抗匹配，以便于PCM编译码电路形成发送与接收的数字信号。6、PCM编译码、时分复用与解复用和信道模拟PCM编译码、时分复用和信道模拟部分的内容在本书中《脉冲编码调制与解调实验》、《时分复用与解复用实验》、《信道模拟实验》等章节有详细介绍，请参考相关章节。五、实验步骤1、将模拟信号数字化模块、信道模拟模块、时分复用模块、电话接口及计算机数据通信模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的直流开关，对应的发光二极管发光，则表明上电成功；按一下时分复用模块和电话接口及计算机数据通信模块的复位键，四个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、在电话接口及计算机数据通信模块的水晶头插座上分别接上两部电话机。4、将时分复用模块的拨码开关设置成11110010，特别注意要将拨码开关的第一位拨上，即设置成1。5、对打实验：将TEL1_TX接TEL2_RX，TEL2_TX接TEL1_RX，此时可以实现电话的通话。6、语音信号的PCM编译码实验（1）用连接线把电话接口及计算机数据通信模块与模拟信号数字化模块和时分复用模块对应的连接孔连接起来。电话接口及计算机数据通信模块——模拟信号数字化模块TEL1_TX——S-INTEL2_RX——JPCM电话接口及计算机数据通信模块——时分复用模块TEL2_TX——SIN-INTEL1_RX——SIN-OUT时分复用模块——模拟信号数字化模块现代通信原理实验指导书22－62048K-OUT——2048K-INCLKB-OUT——CLKB-INFRAMEB-OUT——FRAMEB-IN时分复用模块内PCM1-IN——PCMACLK1-IN——CLKB-OUTFRAME1-IN——FRAMEB-OUT模拟信号数字化模块内PCM2-IN——PCMB-OUTCLK2-IN——CLKB-INFRAME2-IN——FRAMEB-IN做此实验时，注意要将时分复用模块的拨码开关的第一位拨到模拟端（即拨上）。（2）用示波器观察时分复用模块的2048K-OUT、CLKB-OUT、FRAMEB-OUT，看输出是否正确。其中2048K-OUT为2048KHz的标准方波信号，CLKB-OUT为64KHz的方波信号，FRAMEB-OUT为8KHz的方波信号。（3）摘机通话，这时可以听见双方的声音，如果条件不允许，可以使用按键的方法听按键音。7、信号的时分复用实验（1）用连接线把电话接口及计算机数据通信模块、模拟信号数字化模块和时分复用模块对应的连接孔连起来。电话接口及计算机数据通信模块——模拟信号数字化模块TEL1_TX——S-INTEL2_RX——JPCM电话接口及计算机数据通信模块——时分复用模块TEL2_TX——SIN-INTEL1_RX——SIN-OUT时分复用模块——模拟信号数字化模块2048K-OUT——2048K-INCLKB-OUT——CLKB-INFRAMEB-OUT——FRAMEB-INDATA2-IN——PCMB-OUTDATA2——PCM2-INBS2——CLK2-INFS2——FRAME2-IN时分复用模块内BS1——CLK1-INFS1——FRAME1-INDATA1——PCM1-INDATA1-IN——PCMA现代通信原理实验指导书22－7DATA——J-DATABS——J-BSFS——J-FS做此步时，注意要将时分复用模块的拨码开关的第一位拨到模拟端（即拨上）。（2）用示波器观察时分复用模块的2048K-OUT、CLKB-OUT、FRAMEB-OUT，看输出是否正确。其中2048K-OUT为2048K的标准方波信号，CLKB-OUT为64KHz的方波信号，FRAMEB-OUT为8KHz的方波信号，BS为256KHz的方波信号，FS为8KHz的脉冲信号，BS1与BS2的波形相同，为64KHz方波信号，FS1与FS2相同，为8KHz方波信号。（3）摘机通话，这时可以听见双方的声音，如果条件不允许，可以使用按键的方法听按键音。8、复用信号的信道模拟实验（1）在实验七的基础上，将时分复用模块中复用后的两路话音信号（DATA）接信道模拟模块的“信道输入”，“信道输出”接时分复用模块的（J—DATA）。（2）调节信道模拟模块的“噪声功率调节”旋钮，则可以听见电话中话音有明显的噪声。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明TEL1_RX：电话1接收话音输入TEL2_RX：电话2接收话音输入2048K-IN：PCM所需时钟输入点S-IN：模拟信号输入点（输入话音信号）CLKB-IN：PCM编码所需时钟输入点FRAMB-IN：PCM编码帧同步信号输入点PCM2-IN：PCM解码信号输入点CLK2-IN：PCM解码所需时钟输入点FRAM2-IN：PCM解码帧同步信号输入点信道输入：信道输入点DATA1-IN：第一路复用数据输入点DATA2-IN：第二路复用数据输入点J-DATA：解复用信号输入点（对此信号进行解复用）J-BS：解复用位同步信号输入点J-FS：解复用帧同步信号输入点Sin-IN：模拟信号输入点(输入话音信号)PCM1-IN：PCM解码信号输入点CLK1-IN：PCM解码所需时钟输入点FRAME1-IN：PCM解码帧同步信号输入点2、输出点参考说明TEL1_TX：电话1话音输出TEL2_TX：电话2话音输出现代通信原理实验指导书22－8PCMB-OUT：脉冲编码调制信号输出点JPCM：PCM解调信号输出点信道输出：信道输出点2048K-OUT：时分复用信号输出点FRAMEB-OUT：时分复用信号帧同步信号输出点CLKB-OUT：时分复用信号位同步信号输出点DATA：复用后信号输出点BS：复用后位同步信号输出点FS：复用后帧同步信号输出点DATA1：解复用后第一路信