數位訊號處理在電信網絡中的兩大應用

2020-12-05 OFweek維科網

  通信就是把信息從一個地方傳遞到另一個地方。這包括許多形式的信息,例如:電話交談,電視信號,計算機文件以及其他類型的數據。要在兩地之間傳遞信息,你需要一個連接兩地的通道,而這個通道也可能是雙絞線,無線電,光纖等形式中的一種。電信公司花錢建立和維護這些通道,然後通過給他們的客戶傳送信息來獲利。並且單一通道傳遞的信息越多,他們就越賺錢。數位訊號處理已經徹底改變了通信的許多領域,用它可以進行信號音的產生和檢測、頻帶移動、濾除電源線的噪音等等。下面就來看一下電信網絡中數位訊號處理兩個典型的應用:多路復用、數據壓縮。

  多路復用省了好多錢

  現在全世界有數十億部電話,如果想要幾秒鐘內通過機械式的開關來切換網絡,讓任何一部電話連接到其他目的電話,是根本不可能完成的任務。直到上世紀60年代,兩部電話之間的通話信號還是模擬語音信號,而且信號的傳遞途中還要經過機械開關和功率放大器,一對電話連接需的兩根導線。

  而數位訊號處理可以將模擬的音頻信號轉換成串行的數位訊號流。因為二進位數據可以很容易地交織和分離,所以很多電話交談都可以在單通道中傳輸。例如,T載波系統可以同時傳送24個語音信號,每個語音信號的採樣率是每秒鐘8000次,每次採樣的模擬信號轉換成8位的二進位數位訊號。這樣的話,每個語音信號將被以64000位/秒的採樣率來採樣,那麼24個通道將以1.544兆位/秒的速度來傳遞信號。數字傳輸的經濟優勢是巨大的,因為線和模擬開關相比數字邏輯門貴的不是一般的多。

  數據壓縮

  如果以一個語音信號以每秒8000個採樣的速度進行數位化的話,大多數的數字信息是有冗餘的。也就是說,每個採樣所攜帶的信息在很大程度上和相鄰的採樣的信息是重複的。已經開發出了很多的數位訊號處理算法來將數位化語音信號進行優化,縮減它的數據量。這就是傳說中的數據壓縮算法。無損壓縮算法是可以恢復成信號原始形式的。這些算法在壓縮量和產生的聲音質量方面是各不相同的。

  在一般情況下,減少將採樣率從64千比特/秒降到到32千比特/秒是不會損失聲音質量的。如果8千比特/秒的採樣速度壓縮的話,會對聲音質量有明顯的影響,但仍可以用於長途電話網絡。最高的壓縮率可以達到2千比特/秒,但聲音會產生高度扭曲,但可以用在軍事、海底通信等場景下。

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