模拟数据数字传输|计算机网络应用技术

1.模拟数据的模拟传输

模拟数据的模拟传输方式目前在通信系统中依然常用，如在广播、电视系统中仍保持采用和发展这一通信方式。通常最典型的例子之一是普通电话语音在电话通信线路系统中的传输。语音信号是连续变化的模拟数据，而电话通信系统线路中传输的是模拟电信号。

2.模拟数据的数字传输

模拟数据的数字传输含义是采用数字信号传输系统，来传输模拟信号。这需要首先在发送端将模拟数据进行数字化，即进行模/数（A/D）的转换，在接收端再将收到的数字信号转换成模拟信号，即进行数/模（D/A）转换。

通常A/D转换器称为编码器，把D/A转换器称为解码器。与调制解调器相似，编码器和解码器也常在设备中进行数据双向的转换，称之为编码解码器（Code-Decode，CODEC）。

（1）脉冲编码调制概念

脉冲编码调制（PCM）以采样定理为基础，对连续变化的模拟信号进行周期性采样，利用大于或等于有效信号最高频率或其带宽两倍的采样频率，通过低通滤波器从这些采样中重新构造出原始信号。采样定理表达公式：

Fs（=1/Ts）≥2Fmax或Fs≥2Bs，

式中，Ts采样周期；Fs采样频率；Fmax原始信号最高频率；Bs=Fmax～Fmin原始信号带宽。

（2）脉冲编码调制的步骤(www.xing528.com)

模拟信号的数字化包括3阶段：采样、量化与编码。如图2-12所示。

图2-12 模拟信号的采样量化

1）采样。每隔一段时间对模拟信号取样，取样所得到的数值代表原始信号值。采样频率越高，根据采样值恢复原始信号的精度就越高。以采样频率Fs把模拟信号的值采出。

2）量化。把采样所得到的信号幅度按A/D转换器的量级分级并取整，使连续模拟信号变为时间上和幅度上都离散的离散值。

3）编码。用若干位二进制组合表示已取整得到的信号幅值，将离散值变为一定位数的二进制编码。

例如，当声音数据限于4kHz以下频率，那么每秒8000次的采样就能完整表示声音信号的特征。这只是模拟采样，为了转换为数字采样，必须给每一个模拟采样值指定一个二进制代码。这个例子中，每个采样值都近似地量化为16个不同量化级中的一个。因此，每个采样值都能用4位二进制数来表示。若需要更精确地恢复原始信号，这种采样精度是不可能实现的。当使用7位二进制码表示采样值，就有128（=2⁷）个量化级，那么所恢复的信号质量就能达到更高的精度，更接近于原模拟信号。该例子说明，仅仅是声音信号就需要有每秒8000次采样，每个采样值7位，8000×7=56000bit/s的数据传输速率。从表2-1可见，PCM输出为100111111011011000110011。

表2-1 PCM输出编码