PCM数字基群传输系统及其传输方法 本发明涉及一种PCM数字基群传输系统，尤其涉及中短距离、小容量PCM数字基群传输系统。本发明还提供一种PCM数字基群传输系统所用的传输方法。
目前，实现中短距离PCM基群信号的工程传输，往往沿用远距离、大容量数字群路传输设备，采用高次群的大容量光纤传输系统，例如，四次群的传输系统，其信息逮率高达139.264Mbit/s，共复用了64个2.048Mbit/s的基群PCM信号。对于只要传送一条PCM基群信号的业务来说，实际上只利用了该传输系统能力的1/64(1/4N－1，N为高次群的次数)。该系统是以2.048Mbit/s的PCM群路信号为单位按规定格式时分复接以后，成为高速大容量传输链路，通过光器件和光调制经光导纤维送往远端系统。另一方面，远端发来的光调制信号通过光器件还原成不归零的电信号，经过信号处理实现按时分方式及规定格式还原出所有的以2.048Mbit/s基群(或者其它低次群)为单位的信号流。在以上所述的发送和接收群路组中选择一对PCM基群，来进行小容量PCM基群信号传输。显然，用远距离、大容量数字群路传输系统会造成巨大的资源浪费。再者，在原来没有大容量传输系统的两地之间为传输小容量数字群路(如一条PCM基群信号)而特意铺设光缆，建设传输设备，不仅周期长，而且成本高。
本发明的目的在于提供一种适用于中短距离的小容量PCM数字群路传输系统及其传输方法，这种系统的建设费用低、周期短，安装和开通快速简便。
本发明的PCM数字基群传输系统，该PCM数字基群包含话路信号、帧同步信号和线路信令信号，所述PCM数字基群传输系统包括HDB3/NRZ码型变换电路和与所述HDB3/NRZ码型变换电路相连的弹性存贮器，所述弹性存贮器输出的信号与系统时钟信号相同步，其特征在于，还包括：
时钟、帧同步、复帧同步提取电路，用于从HDB3码型的PCM信号流或从所述HDB3/NRZ码型变换电路输出的NRZ码型的PCM信号流中提取时钟、帧同步、复帧同步信号；
线路信令提取电路，与所述弹性存贮器和所述时钟、帧同步、复帧同步提取电路相连，用于提取NRZ码型PCM信号中地线路信令信号；
至少一个所述弹性存贮器相连的低速线路接口，每个线路接口包括
一ISDN的U接口，用于将ADPCM话音信号和信令信号、监控告警信号一起送至电话线路发送出去，并且从电话线路接收来自远端的相同内容的低速信号；
ADPCM编码器，与所述弹性存贮器相连，用于将NRZ码型的PCM信号压缩成ADPCM低速信号；
输出时隙调整电路，与所述ADPCM编码器相连，用于将所述ADPCM低速信号调整成所述ISDN的U接口要求的信号格式；所述输出时隙调整电路的输出端连至所述ISDN的U接口；
输入时隙调整电路，与所述ISDN的U接口相连，用于将所述U接口输出的信号调整成ADPCM译码器要求的信号格式；和
ADPCM译码器，与所述输入信号时隙调整电路相连，用于将经压缩的ADPCM低速信号译码成NRZ码型的PCM信号。
组帧电路，与所述多个低速线路接口相连，用于将帧同步码、复帧同步码和线路信令码插入到NRZ码型的PCM信号流中去；
NRZ/HDB3码型变换电路，与所述组帧电路相连，用于输出HDB3码型的PCM信号流；
微处理器，与上述各电路分别相连，用于指定不同的低速线路接口收发PCM基群码流中的不同话路的信号，接收所述线路信令提取电路的所有话路的线路信令信号，分别将它们送至与所述话路所对应的所述ISDN的U接口，以及从所述ISDN的U接口输出的来自远端的信号流中提取线路信令信号，送至所述组帧电路；和
系统时钟电路，与上述各电路分别相连，用于提供统一的系统时钟信号、同步信号和定时控制信号。
本发明还提供一种PCM数字基群传输系统的发送方法，包括：
将HDB3码型的PCM信号变换成NRZ码型的PCM信号；
从HDB3码型的PCM信号或所述NRZ码型的PCM信号中提取时钟，帧同步和复帧同步信号；
用提取出的时钟、帧同步和复帧同步信号从所述NRZ码型的PCM信号中提取出信令信号和有关监控告警信号；
把所述NRZ码型的PCM信号送至ADPCM编码器，压缩成ADPCM低速信号；
对所述ADPCM低速信号进行时隙调整，调整成ISDN的U接口要求的信号格式再送至ISDN的U接口；
把所述NRZ码型的PCM信号与所述提取出的线路信令信号一起送至多个ISDN的U接口，由ISDN的U接口输出至电话线。
本发明的PCM数字基群传输系统的接收方法，包括：
通过多个ISDN的U接口从电话线上接收来自远端的PCM信号和线路信令信号；
对每个ISDN的U接口输出的信号先进行时隙调整，使之成为ADPCM译码器要求的格式；
送至ADPCM译码器进行译码，形成一条含有话路的时分复用的PCM信号流，用系统时钟、帧同步和复帧同步信号将接收到的所述线路信令信号插入到所述PCM基群信号中，进行组帧，形成NRZ码型的PCM基群信号；
把NRZ码型的PCM基群信号变换成HDB3码型的PCM基群信号。
本发明提供的PCM数字基群传输系统及其发送和接收方法能把小容量PCM信号经普通电话线进行中短距离传输。
下面结合附图详细描述本发明。
图1是本发明传输的PCM基群信号的帧结构图；
图2是本发明传输的PCM基群信号的时隙结构图；
图3是本发明的PCM基群传输系统的方框图；
图4是PCM双极性归零信号的波形图；
图5是PCM不归零信号的波形图；
图6是弹性存贮器输出的PCM基群码流格式图；
图7是经压缩的ADPCM码流的格式图；
图8和图9是经时隙调整后的ADPCM码流格式图；
图10是本发明的PCM数字基群发送方法的流程图；
图11是本发明的PCM数字基群的接收方法的流程图；
图12是本发明的传输系统的另一个实施例的方框图。
首先，对本发明要传输的PCM基群信号作一简单的描述。PCM基群信号是由一串由高、低电平(分别表示1/0)信号构成的，每个高电平或低电平称为1个比特，每8个比特构成一时隙，传送一路话路信号或信令信号等，每32个时隙组成一帧，而每16帧构成一复帧。请参见图1和图2，它们示出了PCM基群的帧结构。每一复帧有16个帧(F0—F15)(见图1)，每帧有32个时隙(TS0—TS31)(见图2)，其中每帧中的时隙TS0为帧同步时隙，时隙TS16为信令时隙，时隙TS1—TS15和TS17—TS31分别为传送话路1—30信号的时隙。各时隙均包含8个比特。在一复帧中不同帧的时隙TS16表示的线路信令信号是不同的，对于第一帧F0的线路信令时隙F0TS16，其前四位为复帧同步码，后四位为复帧监控告警码，第二帧F1的线路信令时隙F1TS16其前四位为话路1的线路信令码，后四位为话路16的线路信令码；第三帧F2的线路信令时隙F2TS16其前四位为话路2的线路信令码，后四位为话路2的线路信令码，后四位为话路17的线路信令码；依次类推，一直到第十六帧F15的线路信令时隙F15TS16的前四位为话路15的线路信令码，后四位为话路30的线路信令码。
下面结合图3来详细描述本发明的PCM数字基群传输系统的一个实施例。如图3所示，本PCM数字基群传输系统为一双向系统，PCM基群信号经该系统后能通过普通电话线送往远端，也能从电话线上接收远端送来的基群信号。本系统一般经由传输变压器TI和TO通过同轴电缆或双绞线与本地端的交换或传输设备相连，其线路上传输的信号码型为HDB3。本系统还通过多条普通电话线与位于远端的传输系统相连。
通常，在传输之前的PCM基群信号为一双极性归零信号(HDB3码型的PCM基群信号)(如图4所示)，该信号经传输变压器TI耦合后送至HDB3/NRZ码型变换电路1，该码型变换电路1把双极性归零信号变换成如图5所示的NRZ码型的PCM基群信号，即不归零信号。码型变换电路1输出的NRZ码型的PCM信号送至时钟、帧同步和复帧同步提取电路2，在时钟与同步提取电路2中提取出PCM信号中的时钟、帧同步和复帧同步信号。当然，时钟、帧同步和复帧同步提取电路2也可以从未经变换的双极性归零信中提取出时钟、帧同步和复帧同步信号。码型变换电路1输出的NRZ码型PCM基群信号与提取电路2输出的时钟、帧同步和复帧同步信号一起送至线路信令提取电路4，线路信令提取电路4根据时钟、帧同步和复帧同步信号从PCM基群信号中提取出上述的各帧中的第16时隙TS16中的线路信令信号和监控告警信号，并送至微处理器10。
弹性存贮器3对输入的NRZ码型的PCM信号进行处理，并输出与系统时钟和系统帧同步信号相同步的PCM信号，它输出的信号流中仍含有原始PCM信号中的所有信息。在弹性存贮器3后接有8个低速线路接口5A，5B...5H。
低速线路接口5A—5H中每一个接口均包括有ADPCM编码器51、输出时隙调整电路52、ISDN的U接口53、输入时隙调整电路54和ADPCM译码器55。ADPCM编码器51接收弹性存贮器3输出的NRZ码型的PCM码流。ISDN的U接口为一双向器件，它的输入端BX能将输入该接口的两个8比特时隙中的信号和由微处理器接口上送来的信号一起变换成2B1Q码型(2比特4电平)的信号送至普通电话线传输出去，还能从普通电话线上接收2B1Q码型的信号，将两个8比特时隙中的信号恢复出来送到BR输出端和由对方通过微处理器接口送来的信号送到微处理器接口输出端。该PCM码流如图6所示，各时隙TS1—TS15，TS17—TS31分别包含有话路1—30的信息。在本实施例中，用了8个低速线路接口5A—5H，这8个低速线路接口5A—5H能传送30路话路，每个低速线路接口最多能传送4路话路。各个低速线路接口传送哪4路话可以由微处理器10来控制，如可以将时隙TS1—TS4中包含的1—4路话路由低速线路接口5A传送，将时隙TS5—TS8中包含的5—8路话由低速线路接口5B传送，依次类推。由于每个时隙有8个比特，则4个时隙总计有32位数据，而如上所述，接口只能传输2组8比特信息，因此，该四路信号首先应进行压缩。如图3所示，该NRZ码型的PCM码流中的4路话路信息先送至ADPCM编码器51进行压缩。根据本实施例的情况，该ADPCM编码器51的压缩率为1/2倍，将信号由原来每个时隙8个比特压缩成每个时隙内包含4比特，如图7中的TS0、TS1、TS2...TS31.各个时隙TS0、TS1...TS31分别包含4比特的信息A0’、A1’...A31’，时隙中的剩余4位为无效信号。此种格式的ADPCM码流还不适合直接送入ISDN的U接口53进行发送，它必须经过时隙调整。如图3中所示，信号时隙调整电路52将图7所示的ADPCM码流调整成图8或图9所示的ISDN的U接口能接受的ADPCM码流，即将相邻的两个4比特的话路信息组合成一个8比特的信息(如图8)，或者将相邻的4个4比特话路信息组合成一个16比特的信息(如图9)。由于如前所述TS0和TS16分别为帧同步和线路信令时隙，因此，从图中可以看出，在时隙调整时，此TS0和TS16时隙所包含的内容(信息)可以不传送。ISDN的U接口将经调整后的信号及微处理器发来的信号转换成2B1Q码型的信号经耦合变压器T输出至电话线送往远端。
上面描述了本系统对话路信号的处理和传送，由于PCM信号中还包括有线路信令信号，该信号已由线路信令信号提取电路4提取出来，并送至微处理器10。在本实施例中，微处理器10分别直接把该ISDN的U接口所传输的话路信号的线路信令码及监控告警码送至低速线路接器5A—5H的ISDN的U接口中。由ISDN的U接口把它与从其输入端BR输入的2个8位信号组合后送往远端。
上面描述了PCM数字基群传输系统中发送部分的结构，ISDN的U接口是一种双向器件，它也可以从电话线接收来自远端的经相同结构的传输系统发送来的信息。如图3所示，ISDN的U接口53通过其BR端将接收到的信息传送给输入时隙调整电路54，该输入时隙调整电路54完成与输出时隙调整电路51相对应的工作，即进行逆时隙调整，再由ADPCM译码器55进行译码，将ADPCM码流译成PCM码流。
组帧电路6接收各低速线路接口5A—5H的ADPCM译码器55来的信号，在微处理器10的控制下，将这些信息重新组成帧和复帧格式，并在相应位置插入帧同步码、复帧同步码以及微处理器10从各ISDN的U接口53接收到的线路信令码和监控告警码，还原成图6所示的PCM码流。随后组帧电路6将PCM码流送至NRZ/HDB3码型变换电路7，由此码型变换电路7将NRZ码型的PCM信号变换成HDB3码型的PCM信号(双极性归零信号)，最后经传输变压器TO输出，完成接收功能。在本传输系统中，每帧中的线路信令信息(包含在时隙TS16中)是单独提取出来，通过微处理器10直接送到ISDN的U接口中传输的，它与其它的话路信号不同，不经过ADPCM编码或译码。另外，在本系统中，帧同步码和复帧同步码是可以不传送的，整个系统本身有一时钟系统，用于控制各电路协调工作，并提供统一的系统时钟信号和各种定时信号。
如上所述，在本实施例中，用了8个低速线路，以传输30路话。如果传输的话路少于30路时，那么，低速线路接口可以相应减少。例如只传送4条话路，只需要一个低速线路接口。如果传送8条话路，需要二个低速接口。
从该系统中我们还可以得出如下的PCM数字基群传输方法，它包括发送方法和接收方法。
先参见图10说明发送方法。在步骤101将HDB3码型的PCM信号(双极性归零信号)变换NRZ码型的PCM信号(不归零信号)；在步骤102，从HDB3码型的PCM信号或NRZ码型的PCM信号中提取时钟、帧同步和复帧同步信号；到103，用提取出来的时钟、帧同步和复帧同步信号从NRZ码型的PCM信号中提取出线路信令信号和监控告警信号；然后在104，把NRZ码型的PCM信号送至ADPCM编码器，压缩成低速信号；进入105，对ADPCM低速信号进时隙调整，使之适合于ISDN的U接口的要求，最后，在106，送至ISDN的U接口，与此同时，微处理器将从线路信令提取电路得到的线路信令信号和监控信号由ISDN的U接口传送到电话线上，传输至远端系统。
本发明的PCM数字基群传输系统的接收方法可以参见图11，在步骤201，由多个ISDN的U接口从电话线上接收来自远端的ADPCM信号流及其线路信令信号和监控告警信号；在步骤202，对U接口输出的信号进行时隙调整，使之成为ADPCM译码器要求的格式，然后在203进行ADPCM译码；在204，向译码得到的PCM信号流中TS0和TS16插入帧同步码、复帧同步码和微处理器送来的各话路的线路信令信号和监控告警信号，进行组帧，形成NRZ码型的PCM信号，最后，在205，把NRZ码型的PCM信号流变换成HDB3码型的PCM流信号。
再参见图12，图12示出了本发明的另一个实施例的方框图。图12所示的实施例与图3所示的实施例的不同之处在于线路信令信号传送方法不同。在图3所示的实施例中，线路信令提取电路4提取出的线路信令信号送至微处理器10，再由微处理器10送至ISDN的U接口。而在本实施例中，该线路信令信号不经过微处理器，而直接送至ISDN的U接口。如在图3的实施例中所描述的PCM基群信号一般传输30路话路信号，每个低速线路接口能传输4路话路信号，因此，在8个低速线路接口5A—5H中有一个低速线路接口(在本实施例中为5H)只传输2路话路信号，因此，该低速线路接口5H尚有8比特的时隙容量未利用，可以用它来传送弹性存贮器3输出的PCM码流中TS16中的各种信号。
在图12中的低速接口5H中，ADPCM编码器501除了对规定的两个话路进行ADPCM压缩之外，还将输入的信号流中TS16信号进行透明传输，在时隙调整电路502中两个话路组成一个8比特时隙而TS16时隙信号占用另一个8比特时隙，这两个8比特的时隙送到U接口BX发送端。在接收端，将U接口503发来的两个8比特时隙的信号送到时隙调整电路504进行对其中的一个8比特时隙调整成两个ADPCM编码器505能够接受的信号格式的时隙信号，而另一个由远端发送来的TS16信号的时隙直接由ADPCM编码器不作处理直接送到公共的信号总线的TS16中去，该信号总线上的信号送到组帧电路6，在组帧电路中只进行帧同步码的插入，而保留输入信号的TS16中的所有信号。