電信系統的數字信號基礎知識

數字信號由1和0組成。但這一陳述也有點使人迷惑本解：一個人怎 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，數字電 路中的信號方式非常簡單，兩個不同的電平被發送以代表 1（如土 3V），而沒有電壓代表 0。 這稱為單極性信號。接收設備每個一位時間測量一次電平。

一位時間是發送一位所需的時間。例如，在每秒9600位時，一位時間等于 1／9600秒（約為104um）。測量是在一位時間的中心位置進行的，此時得到準確電子的可能性最大。

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

因為語音的本質特性是模擬的（也就是說它連續地變化，而不是以離散、數字方式產生 的），所以如果要數字化傳輸語音必須要做模數（A／D）轉換。后面的段落將講述如何將模 擬信號變為數字形式。但首先我們必須回答一個重要的問題：“為什么要如此麻煩去轉化為 數字？”答案是高品質。

假如模擬信號的路徑很長，必須使用放大器。但放大器保留甚至增強了對話中的噪聲， 所以傳輸路徑中使用的放大器越多，背景也就越嘈雜。因此當你想用模擬線路給在古老鄉村 的祖父祝福生日快樂的時候，最幸運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！

靠對著電話叫喊來克服噪聲，這解決不了多少問題。當我們把音量提高到一個新的高度 時也就是加大了幅度。這使得信號幅度很強（比電話公司所預期的還要強）。電話公司在線 路上安裝了設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 測到幅度比正常值要大得多，因此它們將產生衰減使幅度降低。這只會加重這丁問題，因為 以分貝（dB）計算的衰減削減幅度而對噪聲沒有什么影響。因此，我們得不到明顯的效果

數字系統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。

當數字脈沖加到線路上時，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度。結果是一個不斷衰弱的電脈沖。因為衰減過程是立即開始的，所以脈沖落入模糊區的可能性很大。因此“甜講怪物” 被放置到相距約5000到6000英尺的連接點上。隨著脈沖強度的變弱，它必須保持足夠的強 度以便能被識別出來，而不會誤認為是噪聲。信號應該保持的強度稱為脈沖檢測門限值。假 如信號強度落入了檢測門限，脈沖將會被誤認為噪聲而被忽略。

當脈沖到達中繼器后，中繼器將充當甜餅怪物。它完全將信號吸收——吃光它，使它 消失。甜餅怪物已經完成了這個任務，但同時另一方面也將瘋狂。因此它將說：“那兒有一 個脈沖，因此我將成為一個討人喜歡的人。將在線路的原來位置放置一個新的脈沖”。因此， 一個新的3V脈沖被產生了。這個信號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。

放大器只能增強輸入信號的幅度，而一個中繼器能檢測原始信號的1和見并在另一例 將它們作為新信號重新傳輸出去，特別是信號和中繼器之間的任何噪聲只要低于容許值將會 被完全忽略。兩個中繼器之間信號幅度仍將衰減，并且噪聲也將產生，但只要中繼器能識別 出原始信號的脈沖，它們只是用于構造輸出信號和輸入信號的一部分。因此，假如通信線路 中使用了數字技術，那么完全有可能使最終接收機收到的信號和線路上第一個數字發射機的 信號相同。脈沖的持續時間很短，并且能量值是離散的，沒有連續變化的電平， 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字通信則需要電 話公司三到四倍的設備。

注意到上段中講的：“…線路上第一個數字發射機…”。因為語音是模擬信號，所以許多 地方需要轉換。從語音源到第一個轉換點將會引入噪聲并且加到了信號中。顯然，A／D轉 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）技術是數字而不是模擬的。這樣的通話質量使顧 客更高興，傳輸更清晰，數據通信得到了提高，并且載波公司也就更高興。這就是為什么工 業中關于勝字傳輸的利益存在著狂熱的原因。

使用數字代替模擬傳輸還有一個好處：數字技術使信號的結合和操作更簡便，也使載波 公司使用的將信號從源移送到目的地的方式具有更大的靈活性。當然這主要使業務提供者直 接受益，而對顧客沒有太多的影響。