电信系统的数字信号基础知识

电信系统的数字信号基础知识

数字信号由1和0组成。但这一陈述也有点使人迷惑本解：一个人怎 样才能将“1”或者“0”插入到线路上去呢？跟模拟传输中使用的变化电平不一样，数字电 路中的信号方式非常简单，两个不同的电平被发送以代表 1（如土 3V），而没有电压代表 0。 这称为单极性信号。接收设备每个一位时间测量一次电平。

一位时间是发送一位所需的时间。例如，在每秒9600位时，一位时间等于 1／9600秒（约为104um）。测量是在一位时间的中心位置进行的，此时得到准确电子的可能性最大。

实际上存在有两种数字信号方式。前面描述的是一种用于本地（即非电话公司的）数字 信号方式的一种信号，传号交替反转（AMI）或双极性信号的方式稍微要成熟一点，可以用 于宽域数字传输。

因为语音的本质特性是模拟的（也就是说它连续地变化，而不是以离散、数字方式产生 的），所以如果要数字化传输语音必须要做模数（A／D）转换。后面的段落将讲述如何将模 拟信号变为数字形式。但首先我们必须回答一个重要的问题：“为什么要如此麻烦去转化为 数字？”答案是高品质。

假如模拟信号的路径很长，必须使用放大器。但放大器保留甚至增强了对话中的噪声， 所以传输路径中使用的放大器越多，背景也就越嘈杂。因此当你想用模拟线路给在古老乡村 的祖父祝福生日快乐的时候，最幸运的事莫过于你们能在背景噪声下相互听懂。为了解决越 洋（或长途）电话中的这一问题，我们可以使用一种老掉牙的办法：拼命叫喊！

靠对着电话叫喊来克服噪声，这解决不了多少问题。当我们把音量提高到一个新的高度 时也就是加大了幅度。这使得信号幅度很强（比电话公司所预期的还要强）。电话公司在线 路上安装了设备以将音量保持在一定的电平以下。这些“衰减器”，正如其名称一样，能检 测到幅度比正常值要大得多，因此它们将产生衰减使幅度降低。这只会加重这丁问题，因为 以分贝（dB）计算的衰减削减幅度而对噪声没有什么影响。因此，我们得不到明显的效果

数字系统中取代放大器的是中继器。我们通常称它为“疯狂的甜饼怪物”。为什么呢？ 下面我们来解释一下。

当数字脉冲加到线路上时，只需考虑 1（＋ 3V）。但脉冲一加到线路上，它立即开始沿 着电线传播。电线也将立即开始削减脉冲的强度。结果是一个不断衰弱的电脉冲。因为衰减过程是立即开始的，所以脉冲落入模糊区的可能性很大。因此“甜讲怪物” 被放置到相距约5000到6000英尺的连接点上。随着脉冲强度的变弱，它必须保持足够的强 度以便能被识别出来，而不会误认为是噪声。信号应该保持的强度称为脉冲检测门限值。假 如信号强度落入了检测门限，脉冲将会被误认为噪声而被忽略。

当脉冲到达中继器后，中继器将充当甜饼怪物。它完全将信号吸收——吃光它，使它 消失。甜饼怪物已经完成了这个任务，但同时另一方面也将疯狂。因此它将说：“那儿有一 个脉冲，因此我将成为一个讨人喜欢的人。将在线路的原来位置放置一个新的脉冲”。因此， 一个新的3V脉冲被产生了。这个信号立即开始沿着线路的下一部分传播。并且这一过程又 重新开始。

放大器只能增强输入信号的幅度，而一个中继器能检测原始信号的1和见并在另一例 将它们作为新信号重新传输出去，特别是信号和中继器之间的任何噪声只要低于容许值将会 被完全忽略。两个中继器之间信号幅度仍将衰减，并且噪声也将产生，但只要中继器能识别 出原始信号的脉冲，它们只是用于构造输出信号和输入信号的一部分。因此，假如通信线路 中使用了数字技术，那么完全有可能使最终接收机收到的信号和线路上第一个数字发射机的 信号相同。脉冲的持续时间很短，并且能量值是离散的，没有连续变化的电平， 因此在书案局需要更多的中继器。在本地回路中，相同距离的线路若使用数字通信则需要电 话公司三到四倍的设备。

注意到上段中讲的：“…线路上第一个数字发射机…”。因为语音是模拟信号，所以许多 地方需要转换。从语音源到第一个转换点将会引入噪声并且加到了信号中。显然，A／D转 换离语音源越近效果越好。

假如你与其他州或其他国家的人通话，而效果与你们面对面地谈话一样清晰，那么你可以肯定其中的大部分（如果不是全部的话）技术是数字而不是模拟的。这样的通话质量使顾 客更高兴，传输更清晰，数据通信得到了提高，并且载波公司也就更高兴。这就是为什么工 业中关于胜字传输的利益存在着狂热的原因。

使用数字代替模拟传输还有一个好处：数字技术使信号的结合和操作更简便，也使载波 公司使用的将信号从源移送到目的地的方式具有更大的灵活性。当然这主要使业务提供者直 接受益，而对顾客没有太多的影响。