1.4 中繼電路

中繼電路是數字交換網絡與PCM數字中繼線之間的接口設備。目前大多數數字中繼電路所連接的是傳碼率為2.048Mbit/s的32路PCM基群線路，即一個數字中繼電路可提供30條話路、1條同步通路和1條標志信號通路。PCM數字中繼線上傳送的信號是數字信號，但是它和數字交換網絡上的數字信號具有不同的碼型，而且時鐘頻率和相位也有差異，另外控制信號的格式也不一樣，為此就需要一個接口設備來協調彼此之間的工作，這個設備就是數字中繼電路。其主要功能有：時鐘提取、碼型變換、幀同步和復幀同步等。

中繼電路傳輸模塊實物圖

時鐘提取電路的任務是從數字中繼線上傳送的數字信號（也叫數據流）中提取時鐘信號，以便與遠端交換機實現位同步。被提取的時鐘信號將作為輸入數據流的基準時鐘，用來讀取輸入數據，并供幀同步檢測、幀同步監視和彈性存儲器使用，以便在正確的時刻對數據流進行識別，檢出同步信號。同時，該時鐘信號還用來作為本端系統時鐘的外部參考時鐘源。時鐘提取的方法很多，如波形變換法、延遲相乘法、微分整流法等。

一般來說，在數字交換機內部，都是使用單極性不歸零碼（NRZ）來表示數據；而在數字中繼線上，普遍采用三階高密度雙極性的HDB3碼來表示數據。這就需要在數字中繼電路內完成碼型變換的任務。碼型變換就是將數字中繼線上傳送的HDB3碼轉換成程控交換機內使用的NRZ碼，或作相反的轉換。

常用碼型有以下幾種，如圖1-14所示。

圖1-14 數字信號的常用碼型

a)單極性不歸零碼 b)雙極性不歸零碼 c)單極性歸零碼 d)雙極性歸零碼 e)交替極性碼 f)三階高密度雙極性碼

單極性不歸零碼（NRZ）：無電壓表示“0”，恒定正電壓表示“1”，每個碼元時間的中間點是抽樣時間，判決門限為半幅電平。

雙極性不歸零碼：“1”碼和“0”碼都有電流，“1”為正電流，“0”為負電流，正和負的幅度相等，判決門限為零電平。

單極性歸零碼（RZ）：發“1”碼時，發出正電流，但持續時間短于一個碼元的時間寬度，即發出一個窄脈沖；發“0”碼時，不發送電流。

雙極性歸零碼：“1”碼發正的窄脈沖，“0”碼發負的窄脈沖，兩個碼元的時間間隔大于每一個窄脈沖的寬度，抽樣時間對準脈沖中心。

交替極性碼（AMI）：將單極性方式的“0”信息碼與零電平對應，而“1”信息碼交替地變換為正電平（用+1符號表示）或負電平（用-1符號表示），AMI碼實際上是用3種電平來表示二進制信號的，故又稱為偽三元碼。

三階高密度雙極性碼（HDB3）：把信息代碼變換成AMI碼，然后去檢查AMI碼的連“0”串情況，當沒有4個以上連“0”串時，則這時的AMI碼就是HDB3碼；當出現4個以上連“0”串時，則將每4個連“0”小段的第4個“0”變換成與其前一非“0”符號（+1或-1）同極性的符號。因為這樣做有可能破壞“極性交替反轉”的規律，故將該符號稱為破壞符號，用V符號表示（即+1記為+V，-1記為-V）。為使附加V符號后的序列不破壞“極性交替反轉”造成的無直流特性，必須保證相鄰V符號也為極性交替。顯然，當相鄰V符號之間有奇數個非“0”符號時，是能夠保證無直流特性的；而當有偶數個非“0”符號時，則得不到保證，這時，再將該小段的第1個“0”變換成+B或-B，而B符號的極性與前一非“0”符號的相反，并讓后面的非“0”符號從V符號開始再交替變換。HDB3碼除保持了AMI碼的優點外，還增加了使連“0”串減少到至多3個的優點，而不管信息源的統計特性如何。這對于同步信息的恢復十分有利。

數字中繼電路接收到HDB3碼后，首先進行雙→單變換，即把雙極性碼變為單極性碼，然后再進行HDB3→NRZ變換。將碼型變換分成兩步走，是為了使時鐘提取電路在雙→單變換與HDB3→NRZ變換之間提取時鐘信號。

要實現正常的碼型變換必須解決同步問題，時鐘提取可以解決位同步問題。要使收、發方協調工作，還必須使收端的幀和復幀的時序與發端的時序對應起來，這就是幀同步和復幀同步。就例如我們在對表時，既要使秒針對齊，也要使分針和時針對齊一樣。