電信系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)

數(shù)字信號(hào)由1和0組成。但這一陳述也有點(diǎn)使人迷惑本解：一個(gè)人怎 樣才能將“1”或者“0”插入到線路上去呢？跟模擬傳輸中使用的變化電平不一樣，數(shù)字電 路中的信號(hào)方式非常簡單，兩個(gè)不同的電平被發(fā)送以代表 1（如土 3V），而沒有電壓代表 0。 這稱為單極性信號(hào)。接收設(shè)備每個(gè)一位時(shí)間測(cè)量一次電平。

一位時(shí)間是發(fā)送一位所需的時(shí)間。例如，在每秒9600位時(shí)，一位時(shí)間等于 1／9600秒（約為104um）。測(cè)量是在一位時(shí)間的中心位置進(jìn)行的，此時(shí)得到準(zhǔn)確電子的可能性最大。

實(shí)際上存在有兩種數(shù)字信號(hào)方式。前面描述的是一種用于本地（即非電話公司的）數(shù)字 信號(hào)方式的一種信號(hào)，傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)（AMI）或雙極性信號(hào)的方式稍微要成熟一點(diǎn)，可以用 于寬域數(shù)字傳輸。

因?yàn)檎Z音的本質(zhì)特性是模擬的（也就是說它連續(xù)地變化，而不是以離散、數(shù)字方式產(chǎn)生 的），所以如果要數(shù)字化傳輸語音必須要做模數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換。后面的段落將講述如何將模 擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字形式。但首先我們必須回答一個(gè)重要的問題：“為什么要如此麻煩去轉(zhuǎn)化為 數(shù)字？”答案是高品質(zhì)。

假如模擬信號(hào)的路徑很長，必須使用放大器。但放大器保留甚至增強(qiáng)了對(duì)話中的噪聲， 所以傳輸路徑中使用的放大器越多，背景也就越嘈雜。因此當(dāng)你想用模擬線路給在古老鄉(xiāng)村 的祖父祝福生日快樂的時(shí)候，最幸運(yùn)的事莫過于你們能在背景噪聲下相互聽懂。為了解決越 洋（或長途）電話中的這一問題，我們可以使用一種老掉牙的辦法：拼命叫喊！

靠對(duì)著電話叫喊來克服噪聲，這解決不了多少問題。當(dāng)我們把音量提高到一個(gè)新的高度 時(shí)也就是加大了幅度。這使得信號(hào)幅度很強(qiáng)（比電話公司所預(yù)期的還要強(qiáng)）。電話公司在線 路上安裝了設(shè)備以將音量保持在一定的電平以下。這些“衰減器”，正如其名稱一樣，能檢 測(cè)到幅度比正常值要大得多，因此它們將產(chǎn)生衰減使幅度降低。這只會(huì)加重這丁問題，因?yàn)?以分貝（dB）計(jì)算的衰減削減幅度而對(duì)噪聲沒有什么影響。因此，我們得不到明顯的效果

數(shù)字系統(tǒng)中取代放大器的是中繼器。我們通常稱它為“瘋狂的甜餅怪物”。為什么呢？ 下面我們來解釋一下。

當(dāng)數(shù)字脈沖加到線路上時(shí)，只需考慮 1（＋ 3V）。但脈沖一加到線路上，它立即開始沿 著電線傳播。電線也將立即開始削減脈沖的強(qiáng)度。結(jié)果是一個(gè)不斷衰弱的電脈沖。因?yàn)樗p過程是立即開始的，所以脈沖落入模糊區(qū)的可能性很大。因此“甜講怪物” 被放置到相距約5000到6000英尺的連接點(diǎn)上。隨著脈沖強(qiáng)度的變?nèi)酰仨毐３肿銐虻膹?qiáng) 度以便能被識(shí)別出來，而不會(huì)誤認(rèn)為是噪聲。信號(hào)應(yīng)該保持的強(qiáng)度稱為脈沖檢測(cè)門限值。假 如信號(hào)強(qiáng)度落入了檢測(cè)門限，脈沖將會(huì)被誤認(rèn)為噪聲而被忽略。

當(dāng)脈沖到達(dá)中繼器后，中繼器將充當(dāng)甜餅怪物。它完全將信號(hào)吸收——吃光它，使它 消失。甜餅怪物已經(jīng)完成了這個(gè)任務(wù)，但同時(shí)另一方面也將瘋狂。因此它將說：“那兒有一 個(gè)脈沖，因此我將成為一個(gè)討人喜歡的人。將在線路的原來位置放置一個(gè)新的脈沖”。因此， 一個(gè)新的3V脈沖被產(chǎn)生了。這個(gè)信號(hào)立即開始沿著線路的下一部分傳播。并且這一過程又 重新開始。

放大器只能增強(qiáng)輸入信號(hào)的幅度，而一個(gè)中繼器能檢測(cè)原始信號(hào)的1和見并在另一例 將它們作為新信號(hào)重新傳輸出去，特別是信號(hào)和中繼器之間的任何噪聲只要低于容許值將會(huì) 被完全忽略。兩個(gè)中繼器之間信號(hào)幅度仍將衰減，并且噪聲也將產(chǎn)生，但只要中繼器能識(shí)別 出原始信號(hào)的脈沖，它們只是用于構(gòu)造輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的一部分。因此，假如通信線路 中使用了數(shù)字技術(shù)，那么完全有可能使最終接收機(jī)收到的信號(hào)和線路上第一個(gè)數(shù)字發(fā)射機(jī)的 信號(hào)相同。脈沖的持續(xù)時(shí)間很短，并且能量值是離散的，沒有連續(xù)變化的電平， 因此在書案局需要更多的中繼器。在本地回路中，相同距離的線路若使用數(shù)字通信則需要電 話公司三到四倍的設(shè)備。

注意到上段中講的：“…線路上第一個(gè)數(shù)字發(fā)射機(jī)…”。因?yàn)檎Z音是模擬信號(hào)，所以許多 地方需要轉(zhuǎn)換。從語音源到第一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)將會(huì)引入噪聲并且加到了信號(hào)中。顯然，A／D轉(zhuǎn) 換離語音源越近效果越好。

假如你與其他州或其他國家的人通話，而效果與你們面對(duì)面地談話一樣清晰，那么你可以肯定其中的大部分（如果不是全部的話）技術(shù)是數(shù)字而不是模擬的。這樣的通話質(zhì)量使顧 客更高興，傳輸更清晰，數(shù)據(jù)通信得到了提高，并且載波公司也就更高興。這就是為什么工 業(yè)中關(guān)于勝字傳輸?shù)睦娲嬖谥駸岬脑颉?

使用數(shù)字代替模擬傳輸還有一個(gè)好處：數(shù)字技術(shù)使信號(hào)的結(jié)合和操作更簡便，也使載波 公司使用的將信號(hào)從源移送到目的地的方式具有更大的靈活性。當(dāng)然這主要使業(yè)務(wù)提供者直 接受益，而對(duì)顧客沒有太多的影響。