數(shù)字信號處理在電信網(wǎng)絡(luò)中的兩大應(yīng)用

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(shù)據(jù)。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(hù)這些通道，然后通過給他們的客戶傳送信息來獲利。并且單一通道傳遞的信息越多，他們就越賺錢。數(shù)字信號處理已經(jīng)徹底改變了通信的許多領(lǐng)域，用它可以進(jìn)行信號音的產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)中數(shù)字信號處理兩個典型的應(yīng)用：多路復(fù)用、數(shù)據(jù)壓縮。

多路復(fù)用省了好多錢

現(xiàn)在全世界有數(shù)十億部電話，如果想要幾秒鐘內(nèi)通過機械式的開關(guān)來切換網(wǎng)絡(luò)，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(wù)。直到上世紀(jì)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(jīng)過機械開關(guān)和功率放大器，一對電話連接需的兩根導(dǎo)線。

而數(shù)字信號處理可以將模擬的音頻信號轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)字信號流。因為二進(jìn)制數(shù)據(jù)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(tǒng)可以同時傳送24個語音信號，每個語音信號的采樣率是每秒鐘8000次，每次采樣的模擬信號轉(zhuǎn)換成8位的二進(jìn)制數(shù)字信號。這樣的話，每個語音信號將被以64000位/秒的采樣率來采樣，那么24個通道將以1.544兆位/秒的速度來傳遞信號。數(shù)字傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)優(yōu)勢是巨大的，因為線和模擬開關(guān)相比數(shù)字邏輯門貴的不是一般的多。

數(shù)據(jù)壓縮

如果以一個語音信號以每秒8000個采樣的速度進(jìn)行數(shù)字化的話，大多數(shù)的數(shù)字信息是有冗余的。也就是說，每個采樣所攜帶的信息在很大程度上和相鄰的采樣的信息是重復(fù)的。已經(jīng)開發(fā)出了很多的數(shù)字信號處理算法來將數(shù)字化語音信號進(jìn)行優(yōu)化，縮減它的數(shù)據(jù)量。這就是傳說中的數(shù)據(jù)壓縮算法。無損壓縮算法是可以恢復(fù)成信號原始形式的。這些算法在壓縮量和產(chǎn)生的聲音質(zhì)量方面是各不相同的。

在一般情況下，減少將采樣率從64千比特/秒降到到32千比特/秒是不會損失聲音質(zhì)量的。如果8千比特/秒的采樣速度壓縮的話，會對聲音質(zhì)量有明顯的影響，但仍可以用于長途電話網(wǎng)絡(luò)。最高的壓縮率可以達(dá)到2千比特/秒，但聲音會產(chǎn)生高度扭曲，但可以用在軍事、海底通信等場景下。

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