电子信息工程专业英语B篇译文

1、果粒橙图解:译文“蓝色” Unit 6 The Principle of PCMPCM原理Pcm is dependent on three separate operations, sampling, quantizing, and coding. Many different schemes for performing these three functions have evolved during recent years, and we shall describe the main ones. In these descriptions we shall see how a sp

2、eech channel of telephone quality may be conveyed as a series of amplitude values, each value being represented, that is, coded as a sequence of 8 binary digits. Furthermore, we shall prove that a minimum theoretical sampling frequency of order 6.8 kilohertz(khz) is required to convey a voice channe

3、l occupying the range 300 HZ to 3.4 Khz. Practical equipments, however, normally use3 a sampling rate of 8 khz, and if 8-digits per sample value are used, the voice channel becomes represented by a stream of pulses with a repetition rate of 64khz. Fig .1-1 illustrates the sampling, quantizing, and c

4、oding processes. PCM的构成依赖于三个环节，即采样、量化和编码。近年来，人们对这三个环节的实现提出了许多不同的方案，我们将对其中的一些主要的方案进行讨论。在这些讨论中，我们会看到话路中的语声信号是如何转换成幅值序列的，而每个幅值又被编码，即以8位二进制数的序列表示。而且，我们将证明，为了转换频率范围为300HZ3.4KHZ的话路信号，理论上最小采样频率须为6.8khz。但是，实际设备通常用8khz的采样速率，而如果每个样值用8位码的话，则话路是由一个重复速率为64khz的脉冲流来表示的。图1-1表示了采样、量化、编码的过程。Reexamination of our simpl

5、e example shows us that the speech signal of maximum frequency 3.4khz has been represented by a signal of frequency 64khz. However, if only 4-digits per sample value had been used, the quality of transmission would drop, and the repetition rate of the pulses would be reduced to 32khz. Thus the quali

6、ty of transmission is dependent on the pulse repetition rate, and for digital communication systems these two variables may be interchanged most efficiently.让我们再研究一下上面提到的简单例子。可以看出，最高频率为3.4khz的话音信号适用64khz的（脉冲流）信号来表示的。但是，如果每个样值中用4位（码）表示，则传输质量会下降，而脉冲的重复速率也将减小到32khz。因而传输质量是取决于脉冲重复速率的。对于数字通信系统，这两个量之间极明显的

7、互相影响着。Digital transmission provides a powerful method for overcoming noisy environments. Noise can be introduced into transmission patch in many different ways : perhaps via a nearby lightning strike, the sparking of a car ignition system, or the thermal low-level noise within the communication equi

8、pment itself. It is the relationship of the true signal to the noise signal, known as the signal-to-noise ratio, which is of the most interest to the communication engineer. Basically, if the signal is very large compared to the noise level, then a perfect message can take place; however, this is no

9、t always the case. For example, the signal received from a satellite, located in far outer space, is very weak and is at a level only slightly above that of the noise. Alternative examples may be found within terrestrial systems where, although the message signal is strong, so is the noise power.数字传

10、输对于克服噪声环境的影响提供了一个强有力的手段。噪声可以以多种不同方式进入传输信道，比如说因为附近的闪电、汽车点火系统的打火或因通信设备本身低电平的热噪声所致。正是这种被称为信噪比的东西，即真实信号与噪声的关系引起了通信工程师的极大的兴趣。从本质上讲，如果信号比噪声电平大得多，则信息的传输是完美的。但是，实际情况并不总是这样，例如，从位于遥远太空中的卫星接收到的信号极其微弱，其电平仅比噪声稍高一点。地面系统则是另一类例子，尽管信号很强，噪声也很强。If we consider binary transmission, the complete information about a parti

11、cular message will always be obtained by simply detecting the presence or absence of the pulse. By comparison, most other forms of transmission systems convey the message information using the shape, or level of the transmitted signal; parameters that are most easily affected by the noise and attenu

12、ation introduced by the transmission path. Consequently there is an inherent advantage for overcoming noisy environments by choosing digital transmission.研究二进制信号的传输可见，只要简单的区判别脉冲的有和无，完美就获得了一条消息的全部信息。相比之下，许多其他形式的传输系统是利用被传信号的波形或电平的高低来传送信息的，而这些参数又极易受到传输途径中的噪声和衰耗的影响。因此选择数字传输系统在克服噪声环境的影响方面有其固有的优势。So far i

13、n this discussion we have assumed that each voice channel has a separate coder, the unit that converts sampled amplitude values to a set of pulses; and decoder, the unit that performs the reverse operation. This need not be so, and systems are in operation where a single codec (i.e., coder and its a

14、ssociated decoder) is shared between 24, 30, or even 120 separate channels. A high-sped electronic switch is used to present the analog information signal of each channel, taken in turn, to the codec. The codec is then arranged to sequentially sample the amplitude value, and code this value into the

15、 8-digit sequence. Thus the output to the codec may be seen as a sequence of 8 pulses relating to channel 1, then channel 2, and so on. This unit is called a time division multiplexer (TDM), and is illustrated in fig. 1-2. The multiplexing principle that is used is known as work interleaving. Since

16、the words, or 8-digit sequences, are interleaved in time.到目前为止，在这个讨论中，我们一直假定每个话路各有一个编码器和解码器。前者是将幅度采样值变换成脉冲，而后者则施行相反的变换，这种设置并非必须。在实际运行的PCM系统中，一个编、译码器为24路、30路，甚至120路所共用（注：在当代的PCM设备中，编、译码器系分路设备，即每个话路各有一套。）一个高速的电子开关被用来将每一话路的模拟信号依次的送往编、译码器。然后编、译码器再顺序采样幅值并把这个幅值编成8位码序列。这样，编解码器输出的8位码序列就分别对应于话路1、话路2，等等。这种设备称

17、为时分复用（TDM）,如图1-2所示。由于8位码的码字序列按时间顺序插接在一起，所以上面所用的复用原则称为码字插接。At the receive terminal a demultiplexer is arranged to separate the 8-digit sequences into the appropriate channels. The reader may ask, how does the demultiplexer know which group of 8-digits relates to channel 1,2, and so on? Clearly this i

18、s important! The problem is easily overcome by specifying a frame format, where at the start of each frame a unique sequence of pulses called the frame code, or synchronization word, is placed so at to identify the start of the frame. A circuit of the demultiplexer is arranged to detect the synchron

19、ization word, and thereby it knows that the next group of 8-digits corresponds to channel 1. The synchronization word reoccurs once again after the last channel has been received.接收端设置了分路设备将8位码序列分配到相应的话路中。读者也许会问，分路设备怎么会知道哪一组8位码对应于第1路、第2路及其他各路呢？显然这是很重要的。这个问题是很容易解决的。我们只要制定一个帧格式，即在每一帧的开始放置一个被称作帧码或同步字的独

20、特码序列以标志每帧的起始，而用分路设备的一个电路去检测同步字，从而就知道下一个8位码组对应于话路1。当最后一个话路的码字收到之后，同步码又再次出现。Unit 8 telecommunications缺Unit 9 Digital Signal Processors数字信号处理器 所有处理器都可以完成数字信号处理的任务。然而，专用数字信号处理器完成数字信号任务的效率和速度都是最好的。传统的处理器遵循冯·诺伊曼模型，该模型采用一个单一的共享存储器，同时存储程序指令和数据；而数字信号处理器使用的是哈佛结构或改进哈佛结构，该结构包含多个程序和数据存储器以及访问这些存储器的多套总线。这样安排就

21、意味着从存储器取指令或取数据所需的等待时间要少得多。实际上，至少可以同时取得一条指令和一个数据。这种任务的重叠称做流水线。除了多存储器和多总线之外，所有数字信号处理器都有快速的乘法器、累加器和移位器，而且许多数字信号处理器都有支持循环缓冲区的硬件。地址产生器可以加速对寄存器寻址的存储器访问。 数字信号处理器分为定点和浮点两大类。定点数字信号处理器使用固定的比特数来代表实数。二进制小数点的位置可以由编程人员决定，这个位置决定了可以表示的实数范围。可用精度要随着表示范围的增加而下降，因而二进制小数点右边的比特数减少了。在16位数据中，可能出现的格式有16.0，15.1，14.2，13.3，12.4

22、，11.5，10.6，9.7，8.8，7.9，6.10，5.11，4.12，3.13，2.14和1.15。所有16位定点数据格式的动态范围都是一样的，都是。动态范围的计算方法为：（满量程范围/最小可分辨差别）。 浮点数字信号处理器使用尾数和指数来表示实数，这种方法和科学计数法很相似将尾数和指数组合成一个32位数。浮点器件的动态范围是用的最大值和最小值进行计算的，此处E是指数。这样，对于24位尾数和8位有符号指数的表示方法而言，动态范围是。大的动态范围意味着系统具备更大的、表示很宽范围输入信号的能力，从很小的信号到很大的信号。 汇编语言是数字信号处理器使用的命令语言。为了使常见数字信号处理任务的

23、编程更加方便、高效，数字信号处理器往往采用专门指令。例如，多数数字信号处理器都提供多功能指令，这些指令利用数字信号处理器的并行结构。数字信号处理器往往还提供高效的循环结构，因为许多数字信号处理器运算都包含大量的重复性操作. 为特定应用选择合适的数字信号处理器不是很容易的。首先要明确的是选择定点器件还是浮点器件。一般而言，定点器件比较便宜，而且速度也较快；而浮点器件更便于编程，更适合于运算密集型的算法。第二，数字信号处理器的数据宽度决定了它所代表数据的精度。速度也是一个问题，速度不仅仅是指一秒内有多少个机器周期，而且还包含每个周期能够执行多少条指令以及这些指令中的每一条能够完成多少工作。一种评估

24、数字信号处理器最低要求的办法是：估计对每个到来的样本必须执行多少条指令。这个数乘以采样频率就得到了所需每秒指令数的最小值。 某个特定数字信号处理器提供的某些特定的软、硬件特点能够让一种选择优于另一种选择，可用片内存储器数量同样也能做到这一点。有的时候，选择数字信号处理器的理由是支撑硬件的匹配性很好，尤其是片上集成的A/D和D/A转换器。对于低级编程语言和高级编程语言，软件开发工具是否高效便捷也是经常要考虑的主要因素；而是否能够得到第三方软件也是主要因素之一。当然了，成本永远都是因素之一。事实上，被选中的数字信号处理器往往速度快、功能多，而且也符合资金预算的要求。 购买数字信号处理器有三种方式：

25、购买内核、购买处理器和购买板级产品。在数字信号处理器中，“内核”这个词是指处理器中运行关键任务的部分；它包括数字寄存器、乘法器、运算逻辑单元、地址产生器和程序定序器。一个完整的处理器需要将内核、存储器和外部接口组合起来。尽管内核设计和片内外设是分开进行的，但是却被制作在同一片硅片上；这样，处理器就能成为单片集成电路。 假定你要制造蜂窝电话并希望设计中使用数字信号处理器，你很可能会以处理器的形式购买数字信号处理器；也就是说，你会购买一片内核、存储器和其他内部功能的集成电路。为了在产品中使用这片集成电路，你必须设计一个印刷电路板，而数字信号处理器将被焊接在这块电路板上，与其他电子元件相连。这是使用

26、数字信号处理器最常见的方式。 现在，假设你服务的公司要制造自己的集成电路。在这种情况下，你可能不会购买整个处理器，而仅会购买处理器的内核设计。在完成了相应的授权协议后，你就可以开始制造为特殊用途而定制的芯片了。这样做给了您选择片内存储器数量、数据收发方式和封装形式等的自由。在数字信号处理器市场中，这种定制器件成为越来越重要的一部分。 有几十家公司提供安装了数字信号处理器的印刷电路板。在这些电路板上，有附加存储器、A/D和D/A转换器、EPROM插座和多个处理器等。虽然有些电路板可用作独立工作的计算机，但大部分电路板配制成主机（如PC机）插板形式。制造这种电路板的公司被称为“第三方开发商”。寻找

27、第三方开发商最好的方法是询问你要使用的数字信号处理器的生产商。查看数字信号处理器生产商的网站；如果在哪里找不到的话，就给生产商发电子邮件。生产商非常乐于告诉你：谁在使用他们的产品以及如何与他们联系。 要记住：数字信号处理器和其他微处理器的界限并不是很清晰的。例如，让我们看一下Intel是怎样描述奔腾处理器新增的MMX技术的：“为了高效操作和处理视频、音频和图像数据，Intel工程师新增了57条功能强大的指令。这些指令面向的是多媒体操作中经常出现的、高度并行和重复的程序。” 将来，我们一定会看到更多的数字信号处理器功能融合到传统的微处理器和微控制器当中。这种变革的强大推力之一就是网络和其他多媒体

28、应用。这些应用的发展速度如此之快，以至于20年后的微处理器很可能也会成为“传统的”微处理器。Unit 17 Passage B Compression/Decompression Techniques 译文 压缩与解压 目前，已经有很多数字图像数据的压缩方式。这些技术发展的主要的驱动力之一是高质量的图像数据必须使用相对简单的设备传送给接收者的电视产业。高清电视的发展进一步地聚焦于工业以及大学的科学家所关心的数据简化以及数字传输问题。分析压缩以及解压图像的主要评估原则为人们是否可以区分这两张图像。一个更加工具化的措施

29、是在原始图像以及经过压缩的图像之间使用均方根误差测量。压缩率可以通过原始图像每个像素所需要压缩的比特数来确定。  在这里我们仅仅考虑单个高分辨率多光谱的图像的压缩率。高的压缩率可以通过一个运动序列实现。在该运动序列中，帧到帧的变化可以量化并且仅需对相对于参考图像的变化进行编码。  有两种通用的压缩方式：（1）无损压缩；（2）有损压缩。无损压缩意即你可以获得一定的压缩要素，并且可以精确地再现原始图像。另一方面，有损压缩允许存在一定的压缩损失，但是有获得更高的压缩率的潜力。无论你使用的是哪种压缩技术，从压缩的图像还原原始图像的准确率很大程度上依赖于你所分析的

30、图像的复杂性。例如，无损编码通常情况下能够获得的最佳的压缩率是每个像素是2。实际情况下，对于市区以及一些小的农场的资源卫星图像，这样的2bits每像素或许很难达到。相同的技术应用到场地空旷的、很少有阴影存在的中西部的卫星图就像能够产生更加的压缩率。  一种叫做行程编码的也是无损压缩之一。该压缩算法处理输入图像的每一行以寻找数据值相等的区域。如果原始图像中的十个像素的值是10，那么相同的数据也会被表示成10，并且乘数将会告知在该值改变之前被重复了多少次。哈弗曼编码采用的是相似的过程。这样的无损技术被统称为熵编码技术，并且被应用到文档成像，台式打印，以及地理信息系统方面。值得注

31、意的是熵编码在遥感图像的呈现方面不是太出色。  众所周知的是在遥感图像中不同波段的多谱数据之间可能有显著的相关性。在图像处理过程中，设计了一个被称为主分量的程序以识别图像波段之间的相关性并产生一组新的变换频谱，其中新图像频谱互不相关的表示一个新的彩色空间。该过程同样对在每个新的变换波段发现的出现在原始图像中的原始变幻的程度进行衡量。对于TM卫星图像数据，3-4个变换图像展示了原始图像98%的变换。因此，可以以较小的损失获得压缩系数2。  另外一种变换编码并不涉及色彩空间的自转，但取而代之的是根据一定的基函数的空间频率展现图像。傅里叶变换将一幅图像映射到一

32、个基于sin以及cos函数的的空间频率图像上去。离散傅里叶变换的快速电脑实现被称为快速傅里叶变换。离散余弦变换将同样一幅图像映射为一个仅基于预先函数的空间频率图像。每个像素可以通过一系列从图像中推导而来的三角函数以及余弦函数表示。如果变换三角函数的所有条款都用到了，此时压缩率是最小的。删除的条款越多，压缩率就会随之而上升，因而，压缩图像产生了该过程的投影。  向量量化是这样一种编码，它规定一个向量代表该图像之内的一个非重叠区域块。一个向量是由代表该区域内的每个像素的数据值组成。使用这样的向量，向量簇是由使用一个推导出的频谱距离推导出来的。存储一个由向量簇组成的电报密码本，代

33、表图像的特征。该过程是计算密集型并可能是迭代的。VQ的解码器需要使用到一个图象向量并将其与存储在电报密码本中的向量进行比较以最小化失真函数。VQ技术总体而言能够以较小的可观察到的失真达到20:1至35:1的压缩率。VQ技术也是一种非对称的压缩，在非对称压缩中，从电报密码本中提取信息所花费的时间比通过一个电报密码本搜索解压所花费的时间要多很多。由于不同的图像可能会有不同的特征，一个健壮的密码本对于成功地编码以及解码地球资源卫星图像以及其他卫星图像是非常必要的。一个在信道相关性以及空间相关性之间使用的VQ技术相较于独立波段VQ能够以较小的失真率达到较高的压缩率。  最后一种被看

34、重的压缩技术是分层压缩。基于利用自相似，标度无关的，自然统计特征的曼德勃罗集，分层压缩和解压涉及到一个聚类方法，该方法在不考虑旋转以及规模的情况下用以找到与样本区域具有相同特征的区域。图像中的一个区域会与该图像内的无数区域相关，这些信息的复本成为有可能压缩的基础。分层压缩能够以适中的信息失真率达到80:1的压缩率。分层压缩，和VQ压缩技术一样也是非对称的。分层图像解压的硬件实现能够实现实时的速率。Unit 19 Advantages of Optical Fiber Communication光纤通信的优点利用一根玻璃光纤引导的光载波通信有许多突出的优点，其中的一些优点在最初构思这种技术时就已

35、经显而易见了。然而，当今的技术发展（advances）已经超越了当初最乐观的预测，产生了另外一些优势。因此，有必要考虑光纤通信与许多传统电子通信相比带来的优点和专业特色。本文先介绍最琐碎初预想的优点，接着介绍随着科技发展而出现的另外的（additional）突出优点。a） 巨大的潜在带宽：频率为1013到1016 Hz（通常接近大约1014Hz红外线的频率）的光载波产生比金属电缆系统（如同轴电缆的带宽最高为500MHz）甚至毫米波无线电系统（例如系统当前工作在700MHz调制带宽）大得多的潜在传输带宽。目前，光纤系统可以用带宽并没有被完全利用，但是，不需要中继器而传输100Km的几Ghz的调制

36、和传输300km的几百Mhz的调制是可能的。光纤系统的信息携带能力远优于最好的铜电缆系统。比较而言，宽带同轴电缆系统在100Mhz以上带宽内的损耗将传输距离限制在只有几千米的范围内。虽然可以利用的光纤带宽可以被进一步扩展到光载波频率，但是很明显这一参数（可用带宽）被单个光载波信号所限制。因此，通过在同一个光纤中并行传输几个工作在不同的中心波长的光信号可以实现带宽利用率的很大提高。利用波分复用技术（WDM），尤其是密集波复用（或者说，实质上的频分复用）使得光纤的信息载容量超过电缆或者宽带无线系统好多个数量级。b） 小尺寸和轻重量： 光纤的直径非常小，通常比头发丝的直径还要细。因此，就算这些光纤被

37、涂覆层包裹时，它们都要比铜电缆直径更小并且重量更轻。这对于缓解城市的管道拥挤而言占有很大的优势，并且允许在移动体（如飞机、卫星甚至船舶）内进行信号传输。c） 电绝缘：由玻璃或者塑料聚合物制造的光纤是电绝缘体，因此与其他对应的金属物不同，它们不存在接地循环与接口问题。而且，该优点使得光纤十分适宜于在对电子比较敏感的危险环境中的通信，因为光纤在受侵蚀abration或者短路的情况下不会产生电弧或者电火花的危险。d） 抗干扰和无串话：光纤形成了一种绝缘波导，因此可以避免（free）电磁干扰、无线电频谱干扰及瞬时开关产生的电磁脉冲。因此在通过电噪声环境时，光纤通信系统的工作不会受到影响，而且光纤不需要

38、屏蔽电磁干扰。如果工作在高空而不是在地下，光纤也不容易遭受雷击。此外，在光纤之间没有光干扰。与采用电导体通信不同，即使许多光纤拧合cable在一起，串话都是可以忽略的。negligible overhead shieldwave guide 一种用在微波波段中传输电磁波的装置,用于无线电通讯、雷达、导航等无线电领域。使电磁波的能量在波导内部传输，使得能力集中电磁波的能量发散不到外面去。Electro-Magnetic Interference电磁干扰EMP电磁脉冲e） 信号保密：光纤中的光辐射不明显，因此光纤可以提供高度的信号安全性。和铜电缆情况不同，被传输的光信号不能被以非入侵的方式(也就是

39、，不损失光的功率的情况下)从光纤中获取。因此从理论上讲，任何获取传输的光信号的企图都可以被检测到。该特性在军事、银行及基本数据传输（如计算机网络）应用方面具有明显的吸引力。f） 低传输损耗：在过去的二十年中，光纤的发展导致了光缆的产生。光缆与最好铜导体相比具有非常低的衰减或者说是传输损耗。生产的光纤的损耗低于0.2B/km，这是光纤通信的最大的优势。这（低损耗）有利于具有极宽的中继距离的（没有中间设备的情况下实现很长的传输距离）通信链路的实现，从而降低了系统成本和复杂性。低损耗再加上光缆的大容量调制带宽使得大部分长途电信应用都采用光纤通信的方式。compelling case 说服力 appl

40、icationcomplexity cost thus Facilitate As fabricatedg） 结实（ruggedness）而柔韧：虽然光纤的保护性外层是必不可少的（essential），但是光纤本身具有非常大的拉伸强度。可能非常令人吃惊的是，作为一种玻璃类物质，光纤可以被弯曲成非常小的半径（radii）的圆圈或者被扭曲（twist）而不会受到损坏。此外，光缆结构被开发出来，并证实光缆的结构很柔韧、很紧密以及很结实（rugged）。考虑到数量和重量，一般来说光缆在存储、运输、处理及安装方面都优于相应的铜，而其强度和耐用性至少与铜缆相当。Dielectricdurability whilst install in terms o