随着现代科技的进步，各行业涌现出大量以电话授时为基础的多种应用。通过公共电话交换网（PSTN，Public Switched Telephone Network）进行电话授时服务已广泛应用于通信、电力、交通与金融等部门。在电话授时技术中，关键问题是解决时延的精确测量，现有电话授时技术的信道时延测量误差较大。本论文研究的目的是提高电话信道时延的测量精度，以满足电话授时的需求。首先，论文阐述了公共电话网的一般组成结构，重点研究了电话交换网中交换设备的时延特性。论文对比了不同的时延测量方法，通过对时延测量方法的研究和分析，在现有电话信道时延测量的基础上，提出一种在PSTN信道中利用伪随机码（PN码）相关特性（即通过检测相关函数峰值）来测量信道时延的新方法。其次，在分析PSTN信道时延测量原理的基础上提出了基于PN码的时延测量系统的总体方案，包括系统实现方案的设计、信号体制的设计和信号处理方案的设计；针对本系统时延测量信号的特性，设计出了基于匹配滤波器捕获方案、基于科斯塔斯环的载波跟踪环路和基于延迟锁定环的码跟踪环路。最后，搭建了FPGA＋DSP的数字化电话信道时延测量系统实验平台，完成了时延测量系统整体功能验证，并且在PSTN端局内进行了实际测试。测试结果表明，该电话信道时延测量系统在端局内线路时延波动测值优于6.67μ s，测量精度高于传统的电话信道时延测量方法，达到预期目标。