内部通话系统应用技术.docVIP

内部通话应用技术 ??????随着数字通话矩阵的发展，世界上越来越多的通话系统采用了数字通话矩阵，因为数字通话矩阵的体积、功耗、物理规模和造价与用户数量呈线性比例关系。通常一套300用户规模的数字通话矩阵设备体积仅需占用一个14RU高19英寸标准机柜。?另一个主要优点是音频质量高，输入、输出、混合电平可独立调整，软件功能强，配置灵活方便，支持各种类型的通讯系统。 ?一 数字通话矩阵的基本原理 ????1. 矩阵内部通话系统的组成 ????矩阵内部通话系统一般由通话矩阵、通话站和摄像机界面、两线转四线转换器、电话界面、全双工、单工无线传输等组件和接口组成。每一个通话站都具有一个话筒、喇叭，既是音频信源，又是音频信宿。每一个通话站与通话矩阵相互双向物理连接，通话矩阵负责实现各通话站、其他通话点之间音频信源、信宿的连接。其他各种组件和接口实现了通话矩阵与现有摄像机、两线通话系统、无线通话设备的连接，并能通过电话线路、光纤、ISDN、E-1/T-1及LAN/WAN等实现远距离通话。 ????2. 模拟通话矩阵的基本原理和缺点 ????图1是一个简单的4用户模拟通话矩阵原理框图。通话站端到端之间传输的是模拟音频信号，为了能正确连接，通话矩阵必须能了解通话站“Talk”键、“Listen”键的状态，每一个通话站与通话矩阵之间必须双向传输控制信号，控制信号控制模拟切换开关（我们通常称之为交叉点）的闭合。当一个用户按下其中一个通话站的“Talk”键，他的声音就会被传送到另外一个站，与其他任何同时到达该站的讲话信号混合。当用户按下通话站的“Listen”键，该站就会听到所选择的信号，并与同时到达该站的用户在听信号混合。例如，如果通话站C想与通话站D讲话，当C按下通话站上代表D站的“Talk”键，矩阵会闭合交叉点11，C的讲话信号就会在矩阵底部固定增益的混合器上与其他任何同时到达D站的讲话信号混合。同样当D按下通话站上代表C站的“Listen”键，矩阵也会闭合交叉点11，C的讲话信号就同样会在矩阵底部固定增益的混合器上与其他任何同时到达D站的讲话信号混合。 ?很显然，为了满足任何可能的连接，对4个用户需要4×4个交叉点。对50个用户需要2500个交叉点。在传统矩阵技术中，矩阵规模大小都与输入和输出数量或者端口数量有关，体现的是数学的“平方律”关系。 ????因此，模拟通话矩阵的主要缺点之一是它们的交叉点的数量、体积、功耗、物理规模和造价与用户数量的平方成比例增长。通常一套300用户规模的模拟通话矩阵设备体积需占用3个40RU高的19英寸标准机柜。 ????模拟通话矩阵另外一个缺点是固定混合器不能各自调整所听到信号的相对电平。 ????3. 数字通话矩阵的基本原理和优点 ?数字通话矩阵采用了TDM（Time Division Multiplexing）时分复用或者类似的技术。TDM就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输，并通过时隙交换方式进行路由选择。 ????如图2，N路时分复用信号的时隙结构在时间轴上周期性出现，这种周期性出现的时隙结构称为帧。 ????????如图3所示，数字通话矩阵首先将Talk通道讲话信号进行取样、量化、编码处理，然后在软件控制下将各路数字信号进行TDM时分复用，再经过TDM解复用、时隙交换后，将各路数字信号路由至指定的Listen通道，实现了信源、信宿的交换。 ????????以一个8用户站系统为例，表1左半边表格是一个Talk映射地址表格，通过基于RAM随机存储器存储的映射地址表格，任何讲话通道可以在软件的控制下分配到指定时隙。表1右半边表格是一个Listen映射地址表格，通过基于RAM随机存储器存储的该表格，在软件的控制下，任何时隙可以从TDM总线中分离出，并被分配到指定的Listen通道。在软件控制下，通过这两部分表格，可以将任何Talk信号路由至需要的Listen站。例如表格中Talk CH 1通过Time Slot 3将信号路由至Listen CH 6。 ????????数字通话矩阵在Listen通道前方设计有可编程的混合器，通过对从TDM总线中分离出来的，已经被分配到指定Listen通道的数字信号进行数学运算，可以方便地实现不同信号电平增益的独立调整和信号混合。24 bit总线字长，可以实现256路16bit量化音频信号的混合运算。 ????对于1000个用户规模的数字通话矩阵，设计要求通话矩阵传输质量达到CD级，根据奈奎斯特（Nyquist）定理，音频频率范围：15Hz～20KHz，采样频率采用44.1KHz，量化16bit，TDM每帧22.675μs或44100帧/秒。