专利名称:用于电话交换系统的同步方法及设备的制作方法
本发明涉及到在电话交换系统中的同步方案，尤其涉及到一种使接收到的来自电话台的数字数据信号同步于一个电话交换系统的公共设备单元(CEU)的时间基准的方法和设备。该电话台被连接到此CEU如一个键控运行单元(KSU)。因为，经过电话台传输线将数据传输到位于远方的电话台或从那里送来所遇到的延时是可变的，所以这样的同步是必须的。
为了将来自数字电话的数据都以在CEU或KSU处的计时为基准进行同步，就必须提供一种用来补偿所遇到的外部延时的装置，一个电话可以装设在距离KSU不同的地点，它会遇到由于传输介质的传播延迟所造成的延时。对于标准的双心绞合线，每千英尺电缆的传播延时约为2微秒，因此，如果一个电话的位置离KSU为2千英尺，它就会遇到4微秒的回路延时(至电话2微秒，返回2微秒)。为了补偿这些延时，就需要一种用来确定该延时量，并对此延时进行补偿的方法和设备。
本发明的一个目的是提供一种方法和设备，用来将来自一个数字电话台的数据同步到一个电话交换系统的公共设备单元的时间基准上。
本发明的另一个目的是提供一种方法和设备，用来补偿在电话传输线中由于传播延迟所造成的信号相位的滞后。
此外，还有一个更进一步的目的，就是提供这样一种方法和设备，它可以应用到一个数字电话交换系统中，而该系统在电话台和公共设备单元之间的话音信息是以数字形式进行传输的，例如PCM(脉码调制)数据。
本发明的这些和其它的目的系由同步装置来实现，该装置将一个从某个地点传输到了某个第二个地点的数字数据信号与第二个地点的数据信号同步。这包括在第一个地点用来将一个数字信号传输到第二个地点的装置;在第二个地点用来判定数据信号是否在一个选定的时间出现的数据信号接收装置;在第二个地点用来将编码数据传输到第一个地点的装置;在第一个地点为了改变延时时间对编码数据响应的装置，在该延时后数据信号即被传输到第二个地点，从而，当在第二个地点用来判定的装置在所选定的时间检测到有数据信号出现时，传输装置就将编码数据传输到第一个地点，去选择延时时间值，结果，在第二个地点的该数据信号就在所选定的时间出现。
按照设备，对其方法也作了介绍。本发明的其它目的、特点及优越性也将从下面的详细说明中看出。
在下面的详细说明中，将根据附图对本发明进行较详细的介绍，在附图中图1是一个表示在一些数字电话和一个电话交换系统的一个公共设备单元之间连接的方块图。
图2是一个该公共设备单元的电话台接口较详细的方块图。
图3是其中一个数字电话台的较详细的方块图。
图4是一个表示在公共设备单元确定由于传输线引起相位滞后的方法的时序图。
图5说明由公共设备单元将数据信号传输至电话台的数据安排形式。
图6说明从电话台传输到公共设备单元的信号的数据安排形式，以及图7A和7B联起来是一个程序流程图，它可存放在一个公共设备单元电话台接口的程序存储器中，用来确定相位的滞后并对其进行补偿。
现参见附图，图1示出在一个公共设备单元10(CEU)(如一个键控电话交换系统的键控运行单元〔KSU〕)和多个数字电话50相互间的基本联系。KSU10包括一个连到数据传输线8的电话台接口11，该传输线8将电话连到KSU;还包括一个中继线接口9，此接口将KSU连到外部干线或电话总局(C、O)的线路。数字电话50适配有模/数和数/模转换器，它将话音信号转换成数字形式，以供至KSU信号的传输，同时用来接收来自KSU的数字信号，并将它转换成模拟话音信号。
图2示出在KSU10的电话台接口11中有关的线路。对更详细的内容，读者可查询共同未决申请，该申请于1984年5月16日由维森特·维切斯勒夫·考斯基(Vincent Viacheslav Korsky)和卡恩赛克·劳台特比台克斯(Chansak Laotetpitaks)提交，题为“带中央数字音频处理机的数字电子电话交换系统的电话台接口”。该电话台包括一个接收接口12，此接口包括用于每个通道的接收隔离线路13以及多路转换器14，此转换器将和如图所示的来自16个独立电话台50的大量数据流转换成按时间分配的多路复合串行信号。多路转换器14的串行信号输出被一个固定延时级16所延迟，如图示的具体实施方案中为延时96微秒。然后延时线16的输出通至数字音频处理机18和信号寄存器20的一个输入端。音频处理机18和信号寄存器20是在电话台的CPU中央处理器22的控制之下，如由zilog公司制造的Z80微处理机。偶合到信号寄存器20和音频处理机18的信号，必须与由时间基准发生器24产生的系统时间基准同步，而此时间基准是由一个系统时钟信号控制。
信号寄存器20经过CPU的数据总线26由电话台的CPU22用在两个方面;即读取从电话机来的插入到串行信号中的信号控制数据以及将信号控制数据写入串行信号列之中，该串行信号经线28向电话机输出。
音频处理机18以数字方法修改音频信号的电平增益，这些音频信号来自连到接收接口12(线29)的电话机以及来自从系统数字数据总线来的其它数字信号30。这些音频信号或是来源于连到系统中其它电话台接口的别的电话机，或是来源于外部中继线C、O，这些信号已经与系统时间基准24同步。在图示的具体实施方案中，系统时间基准是由数字数据总线上的PCM信号的取样速率决定的，该速率为8千赫相当取样周期为125微秒。因此，如果信号由音频处理机18和信号寄存器20二者进行严格的译码，则从上述电话来到的信号就必须同步到125微秒的周期上。
随着由数字音频处理机18对来自数字数据总线的数据30和来自上述电话机的数据29二者进行处理，要传输到电话机的数据32被送到多路转换器34。在34中，来自信号寄存器20中的信号控制数据被插入数据32中。被混合了的数字话音和信号数据被送至传输接口38的信号分离器36，且被分离了的信号经隔离线路40连到各个电话机。如图所示，可以利用一个专门的编码方案，以使两个电话台可以共同使用一个公共数据传输通路。对其细节，读者可查询在1984年4月3日提交的维森特·维切斯勒夫·考斯基(Vincent Viacheslav Korsky)的共同未决申请，题为“带固有通道
别和抽数的双通道的传输方法和设备”。
所接收到来自电话机的且由音频处理机18处理过的数据，经线42返连到数字数据总线，以传输到系统中其它电话机或外部中继线。
用来控制音频处理机18运行及确定和补偿相位滞后的程序存放在程序存储器44内，该存储器被连到CPU22。该程序将根据图7A和7B作更详细的说明。
一个数字电话50的方框图示于图3。接收(Rx)(与电话有关)数字数据流的形式示于图5。此Rx数据是双相调制的，并包括了插入的PCM数据和信号控制数据。信号数据和PCM数据在1毫秒间隔处插入，PCM字码的最低有效数位每1毫秒由信号数据的1个数位所替换。信号数据信息为32数位长，每32毫秒送出一次信号的同步时标，以将电话时间基准同步。通常在双相数据传输中，送出的帧同步信号从不出现，即在该数位周期的中间，数据传送被抑制的情况下，阻碍了双相调制。如图5中的间隔51所示。如图示帧同步信号包括一个电平52的半个数位间隔，跟着是两个连续数位的反相电平53的间隔，如图5所示。
仍根据图3，数字电话50包括一个接收接口56，用来接收来自KSU电话台接口的数据。一个锁相环路58用于从图5中所示的KSU来的双相调制信号抽取一个时钟信号。适当的门电路60从接收数据中的抽取出帧同步时标。这些信号分别被用来产生系统的时间基准62以及使该时间基准同步。时间基准62被用来使信号寄存器64同步，使其在每32毫秒周期未端在该寄存器中出现32数位的信号数据。帧同步信号的存在使本地电话时间基准62复位，从而将电话对来到的Rx的数据流进行校准。校准电话时间基准后，就可产生同步计时，以正确地接收PCM数据，并且每1毫秒抽取一数位的插入信号数据，这由方块63表示。信号数据被存在信号寄存器64中，直到在每个帧信号周期内(32毫秒)存入32个信号数位。在KSU的直接控制下，这些信号数位被用来控制各种电话线路的状态。
接收到的数据还被送至音频处理电路66，在那里对PCM的音频数据进行处理。
如图3所示，为了补偿不同的滞后相位移，取消了由KSU接收到的5个数位，而且保留27个数位来完成其它功能，如使发光二极管闪光。
这5个延时控制数位对一个可变字长的移位寄存器68编址，该移位寄存器对延时进行补偿。基本上，此移位寄存器是一个有许多输出分头的移位寄存器，这些分头由寻址的5个数位选择。一个多路转换器70将来自音频电路66的数字化音频信号和来自信号扫描电路72的信号控制数据偶合。扫描电路72对电话的按键进行扫描，以确定是否这些按键已经运行，并产生一个插入到数字化的话音信号中的串行，输出并送到多路转换器70，以通知KSU，例如什么样的键已被按下。并指出要求什么样的功能及通话联系。
扫描电路由本地时间基准62所控制，结果就将扫描与接收到的数据流同步。将输出的32个控制数位中的一个定为同步数位，并使它总是维持在相同的逻辑电平上，如71所示。然后，可变字长的移位寄存器68的输出被连到双极调制器74和传输接口76。双极调制器74将来自移位寄存器68的数据调制成如图6中所示的形式。
如上所述，可变字长移位寄存器(VLSR)是一个在每级寄存器输出处都具有可寻址分头的寄存器。通过选择恰当的分头，可以改变输出和输入之间的延时。在图示的具体实施方案中，该VLSR有32级，并在1微秒间隔处对这些寄存器计时。32个分头可借助一个5数位地址的控制进行选择，于是就可以实现1微秒为递增量的0～32微秒范围的延时。如上所述，5个延时地址数位是从信号寄存器64的输出中获得。
从电话送到KSU的数据也包括PCM数据和信号数据。插入方式相似于Rx数据;即在每第8个PCM字的最小有效数位的位置，每毫秒传输一个信号数位。然而，在如图6所示的形式中，数据调制是双极性的。
为了将来自电话的数据流与KSU的电话台接口的时间基准24同步，采用一个软件控制的过程相应地调整可变字长移位寄存器的延时，以补偿回路的延时，程序被存储在存储器44中，程序流程图在图7A和7B中示出。如上所述，电话(Tx)信号中的一个数位作为一个信号的标记或同步数位用于将来自电话的数据流按照KSU电话台接口的时间基准进行调准。当电话需要同步时，PCM信号被抑制，而电话台接口CPU22在信号寄存器20中按同步数位的位置检索数据流。此过程在图4中示出。为向电话中的信号寄存器64传输，电话台接口CPU22最初将信号寄存器20中的延时地址数位置为一个计数零然后监测来自电话机的信号以确定同步数位的出现。如果在一定的时间间隔内不出现同步数位，则在软件控制下，CPU就为VLSR68的延时地址加一。于是，在来自电话的数据流中就增加1微秒的附加延时，并再次对数据流进行监测，以确定在信号寄存器20中适当位置上出现的同步数位。如果不出现该数位则以1微秒的递增量继续增加延时，直到检测到同步数位出现为止。图4中表示出，在信号寄存器20中，同步数位接近和通过它的合适的位置的情况，图示计数为20～26微秒。在延时计数等于23微秒时，检测到了同步数位，如图示将取样数位置位到1。该延时计数被储存起来，并且仍继续增加其计数，直到同步数位不再出现，如所表示的计数为26微秒。然后，该程序计算出一个约为与同步数位中心位置相对应的延时平均值，如所示，一个延时计数等于24微秒。这个计数是用以对电话数据取样的最佳延时值;以二进制形式与该延时最佳值相一致的延迟地址数位被传输到电话机，以对VLSR 68编址，直到出现又一次新的同步破坏为止，这时，再重复上述过程。
于是，通过在电话台设置的一个可变的延时，可以对连接电话和KSU电话台接口的传输线上的延时进行补偿。例如，在经过传输线的总传输延时为7微秒的情况下(传出和返回各3.5微秒)，在电话机中应调整到一个24微秒的延时。在KSU电话台接口中，延迟级16实现一个固定的96微秒的延时，以达到(96+7+24)微秒或125微秒的总延时。由于KSU的时间基准被闭锁在125微秒的PCM数据的取样周期，在延迟级16输出处由电话台收到的信号就必须延时125微秒间隔时间或其整数倍以与时间基准同步。
图7A和7B中示出了用以实现可变延时的同步程序的流程图。该同步程序每32毫秒执行一次。一个程序帧等于32毫秒。根据这些附图，CPU首排先确定在100是否出现一个SYNC(同步)数位。如果SYNC数位不出现，程序流程就指向7B的B。在102进行一个检查，以确定，是否对应于4个32毫秒的程序帧，即128毫秒的期间，SYNC数位一直是0;如果不是零，则程序终止并返回到START(起始)，以开始下一个32毫秒的程序。一旦经过4帧SYNC数位为零，在104进行一个检查，以确定电话装置以前是否在同步状态。假定是这样，即在106表示此刻为NOSYNC(非同步)状悉，然后，将在108的程序状态计数器SF调整为0，将在110的相位计数器PHASE(VLSR延时的地址)调整到0，并且在112将PHASE(此刻是零)传输到电话台，然后返回到START。
在下一个程序帧中，在100再次检查SYNC数位。如检测不到SYNC数位，则通向B。程序再进行检查，以确定它是否已经经过了4个帧，且一直没有检测到SYNC数位。假如经过了4个程序帧SYNC数位仍然是零，则在104再检查SYNC状态。由于以前已表示为电话脱出同步，则要进入判定方块114。在这位置检查SF计数器。若SF以前被调至0，就意味着一直检测不到SYNC数位，则程序转移到步骤116，在此位置，PHASE计数器增加1。在118进行检查，以确定PHASE是否已达到31(最长延迟)。如果未达到，则增加后的该PHASE值就被传输到在步骤112处的电话机。如果PHASE已达到31，PHASE即复归到0，这表示根本没有检测到过SYNC数位，即意味着没有电话与那个通道相连。
最后，由于增加了PHASE，将会检测到SYNC数位，如图4所示。然后，程序流程将进入到图7A中的120，在120对SYNC状态进行检查，假设是第一次检测到SYNC数位，此检验就是虚假的，因为以前SYNC状态并不相当于SYNC。于是，程序转移到了122，并进行检查，以确定是否SYNC数位经过4个程序帧已经是1。如果不是，则返回到START。一旦SYNC数位经过4个帧已经等于1，则进行步骤124。由于SF一直未被调整而等于零，则进入126步并将SF调到1(表明SYNC数位经过4个程序帧已被检测到一次)，将P调到0(P是一个存入PHASE值的存储单元)且将PHASE调到0。在129，此刻为0的该PHASE值就被传输到电话并返回到START。
再次执行程序，进行检查以确定是否经过4个帧出现SYNC数位。假定在步骤124经过4个帧会出现SYNC数位，SF此刻已是1，因此，转向到130。在130进行检查，以确定P是否大于或等于十进制的128，即检查最大有效数位(数位8)以确定它是否被调整，只有调整了该数位才表示P中所存为首先对SYNC数位取样的相位值。假定该数位一直未被调过，则转向到132，调整P的最大有效数位且将P调整到等于此刻PHASE的值，即首先对SYNC件位取样的那个PHASE值。这表明，P已被调到经过4个帧首先检测到SYNC数位的那个相应值。在134，PHASE计数器增加1。在136进行检查，以确定PHASE是否已达到31;如果未达到，该PHASE值就被传输到电话;如果等于31(意味着已达到最大延时且该SYNC数位仍存在)，则按P值(减去该最大有效数位-128)加上该PHASE值(31)再被2除来计算PHASE最佳值，这是在步骤138完成的。在139，结果的小数部分被去掉。从理论和逻辑上讲，根据P值等于0以及最后的PHASE值等于31，该程序可以计算出的最佳延迟为15。然而，实际上并不会出现这样的结果，于是，在140将SF计数器调到2，且最终，在142处SYNC被显示。
定在某些点，当程序返回到START且PHASE尚未达到31时不再检测到SYNC数位，也就是说PHASE值的增加已超过了同步点，则将会返回到图7B的B点。一旦在102经过4个程序帧仍检测不到SYNC数位，则在104检查同步的状态。由于状态SYNC一直未显示，则转向到步骤114。在此点，此刻SF是1(在图7A中的步骤126中已被调到1)，则转向到144且检查P的最大有效数位。如果它已被调整，就是说已经确定了SYNC数位被置位的第一个延时值，则在146即按P值(减去最大有效数位-128)加上最后检测出的SYNC数位处的PHASE值(PHASE-1)再被2除来计算PHASE最佳值。在148，去掉结果中的小数部分。然后，在150将SF调到2，且在112将最佳值的PHASE传输到电话机。
程序返回到起始，由于利用了最佳相位延迟，在100将会出现SYNC数位，在122亦会出现经过4个帧的同步数位。在步骤124转向到142且SYNC被显示。
在以上的说明书中，参考特别例举的实施方案对本发明作了介绍。然而，显然还可能对其进行不同的修改和变更，而不会脱离在所附的权利要求
中提出的本发明的实质和范围。因此，本说明书以及附图仅被认为具有说明的意义而没有限制力。
权利要求
1.用于将从一个第一地点传输到一个第二地点的一个数字数据信号与该第二地点的一个数字数据信号同步的装置，该装置包括在第一地点将一数据信号传输到第二地点的装置；在第二地点接收上述数据信号的装置，该装置用以判定上述的数据信号是否在一个选定的时间出现；在第二地点将编码数据传输到上述第一地点的装置；在第一个地点，为了改变一个延迟时间，有一个对上述编码数据响应的装置，在该延时后，上述数据信号被传输到第二地点；从而，在上述第二个地点，当上述判定装置检测到上述数据信号在选定的时间出现时，上述传输装置就将编码数据传输到上述第一个地点以选择一个上述延迟时间值，这样，在上述第二个地点，该数据信号就在选定的时间出现。
2.如权利要求
1中的所述的装置，其中，上述用来改变延迟时间的装置包括用上述编码数据判定的，由逐次递增量来延迟上述数据信号的可变字长移位寄存器装置。
3.如权利要求
2中所述的装置，其中，上述判定装置包括数字计算机装置。
4.如权利要求
1中所述的装置，其中，所述的判定装置包括在一选定时间，对上述数据信号取样的装置;在上述选定的时间，上述数据信号的一部份第一次出现时确定一个第一延迟时间，以及在上述选定的时间，所述数据信号的一部份最后出现时确定一个第二延迟时间的装置;用来计算在上述第一和第二延迟时间之间的一个最佳延迟时间的装置。
5.如权利要求
4中所述的装置，其中，上述确定装置包括用来产生与上述第一延时时间相关的一个第一数值的装置和用以产生与上述第二延时时间有关的一个第二数值的装置，而上述用于计算的装置包括求出上述第一和第二数值平均值的装置。
6.如权利要求
1中所述的装置，其中，上述的编码数据包括编码数字数据，并且，上述用来将编码数据传输到上述第一个地点的装置包括以增量方式改变上述编码数据的计数装置，而每一增量相对于一个不同的延时时间。
7.如权利要求
6中所述的装置，其中，上述传输装置还包括接收上述编码数字数据的寄存器装置。
8.权利要求
1中所述的装置，其中，还包括在上述的第二个地点的固定延时装置。
9.将从一个第一个地点传输到一个第二地点的数字数据信号与在第二地点的一个数字数据信号同步的一种方法，包括的步骤为将一个数据信号从该第一地点传输到该第二地点;在该第二地点接收上述数据信号并判定所述的数据信号是否在一个选定的时间出现;将编码数据从该第二地点传输到上述第一地点;在上述第一地点，响应于上述编码数据而改变一个延迟时间，在此时间以后，上述数据信号被传输到第二个地点;从而在上述第二个地点，在选定的时间检测到有上述数据信号出现时，将编码数据传输到上述的第一地点，以选择一个上述的延时时间值，这样在上述第二个地点，该数据信号就在此选定的时间出现。
10.如权项9中的所述方法，其中所述的改变延时时间的步骤包括，改变一个移位寄存器的字长。
11.如权项9中所述的方法，其中，所述的判定步骤包括在一个选定的时间对所述数据信号取样;当所述的信号的一部分在选定的时间第一次发生时，确定一个第一延迟时间;并当上述数据信号的一部分在上述选定时间最后发生时，确定一个第二延迟时间;并且计算在上述第一和第二延迟时间之间的一个最佳延迟时间。
12.如权利要求
11中所述的方法，其中所述的确定步骤包括产生一个与上述第一延迟时间相关的第一数值以及产生一个与上述第二延迟时间相关的第二数值，而上述的计算步骤包括求出上述第一个和第二个数值平均值的步骤。
13.如权利要求
12中所述的方法，其中所述将编码数据传输到上述第一个地点的步骤包括传输编码数字数据，并且还包括以增量方式改变上述编码数据的步骤，每一增量相应于一个不同的延迟时间。
14.权利要求
9中所述的方法还包括在所述第二个地点将上述的数据信号延迟的步骤。
专利摘要
所公开的方法和设备将来自第一地点(如数字电话台)的数字信号与第二地点(如电话交换系统公用设备接口)的数字信号同步。从第一地点传输的数据信号在第二地点接收并在选定时间判定其出现，在第一地点选定随后的延迟时间。延迟数据信号在选定时间出现于第二地点时，最好对在第二地点第一次和最后一次检测到数据信号的延迟时间求平均值以确定最佳延迟时间并将与该最佳延迟时间对应的数字编码送到第一地点用于选择第一地点的最佳延迟时间。
文档编号H04L7/00GK85104040SQ85104040
公开日1986年11月26日 申请日期1985年5月27日
发明者温森特·科斯基, 昌萨克·劳特皮塔科斯 申请人:Tie通讯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan