dBm0: Определение и применение в телекоммуникациях

Введение

dBm0 – это аббревиатура для мощности в дБм, измеренной в точке нулевого уровня передачи (ZLP). dBm0 – это концепция, используемая (в том числе) в обработке аудио/телефонии, поскольку она обеспечивает плавную интеграцию аналоговых и цифровых цепей. В частности, для кодеков закона А и закона μ стандарты определяют последовательность, имеющую выходной сигнал 0 dBm0. Примечание 1: Следствием определения 0 dBm0 для кодеков закона А и закона μ является то, что они имеют максимальный уровень сигнала 3,14 dBm0 и 3,17 dBm0 соответственно (отношение между максимальной достижимой амплитудой синусоидальной волны и указанной амплитудой синусоидальной волны 0 dBm0). Примечание 2: 0 dBm0 часто заменяется или используется вместо цифрового милливатта или точки нулевого уровня передачи. Единица измерения dBm0 используется для описания уровней как цифровых, так и аналоговых сигналов и выводится из ее аналога dBm. Хотя сегодня dBm0 можно считать вытесненным аналогичной единицей – децибелами относительно полной шкалы (обсуждение доступно по ссылке), dBm0 можно рассматривать как связующее звено между старым миром аналоговой телекоммуникации и новым миром цифровой связи. Уровень 0 dBm0 соответствует цифровому милливатту (DMW) и определяется как абсолютный уровень мощности в цифровой точке отсчета того же сигнала, который был бы измерен как абсолютный уровень мощности в дБм, если бы точка отсчета была аналоговой. Абсолютная мощность в дБм для мощности P в мВт определяется как: Когда сопротивление тестового импеданса составляет 600 Ом, 0 дБм можно отнести к напряжению 775 мВ, что соответствует базовой действующей мощности 1 мВт. Тогда 0 dBm0 соответствует уровню перегрузки примерно 3 дБм при аналого-цифровом преобразовании. Для синусоидального сигнала с действующим напряжением 0,775 вольт мощность в точке нулевого уровня передачи составляет: а уровень напряжения в ZLP: TIA 810 характеризует следующим образом: "При подаче на вход кодера аналогового сигнала 0,775 вольт RMS, на цифровой ссылке присутствует цифровой код 0 dBm0. В общем случае, при подаче на декодер цифрового кода 0 dBm0 на выходе декодера появляется аналоговый сигнал 0,775 вольт RMS. В частности, при подаче на декодер в цифровой точке отсчета периодической последовательности 0 dBm0, приведенной в таблице 2, в соответствии с законом μ или законом А, на выходе декодера появляется синусоидальный сигнал 1 кГц с действующим напряжением 0,775 вольт. 0 dBm0 на 3,14 (закон А) или 3,17 (закон μ) дБ ниже цифровой полной шкалы." Во всех стандартах dBm0 всегда является единицей измерения RMS. Пиковые значения описываются иным способом, иногда с указанием запаса до перегрузки или обрезания. Номинальный уровень нисходящей связи в мобильной телефонной связи в точке соединения составляет 16 dBm0.

dBm0 is an abbreviation for the power in dBm measured at a zero transmission level point (ZLP). dBm0 is a concept used (amongst other areas) in audio/telephony processing since it allows a smooth integration of analog and digital chains. Notably, for A law and μ law codecs the standards define a sequence which has a 0 dBm0 output. Note 1: A consequence for the A law and μ law codecs of the 0 dBm0 definition is that they have a respective 3.14 dBm0 and 3.17 dBm0 maximum signal level (ratio between the maximum obtainable sine wave amplitude and the specified reference 0 dBm0 sine wave amplitude). Note 2: 0 dBm0 is often replaced by or used instead of digital milliwatt or zero transmission level point. The unit dBm0 is used to describe levels of digital as well as analog signals and is derived from its counterpart dBm. Although today dBm0 may be considered supplanted by the similar unit decibels relative to full scale (discussion at ), dBm0 can be viewed as connecting both the old world of analog telecommunication and the new world of digital communication. The 0 dBm0 level corresponds to the digital milliwatt (DMW) and is defined as the absolute power level at a digital reference point of the same signal that would be measured as the absolute power level, in dBm, if the reference point was analog. The absolute power in dBm for a power P in mW is defined as:When the test impedance is 600 Ω resistive, 0 dBm can be referred to a voltage of 775 mV, which results in a reference active power of 1 mW. Then 0 dBm0 corresponds to an overload level of approximately 3 dBm in the analog to digital conversion. Given a sine signal of RMS voltage of 0.775 volts, the power at a zero transmission level point is:

and the voltage level at the ZLP is:

TIA 810 characterizes:"When a 0.775 volt rms analog signal is applied to the coder input, a 0 dBm0 digital code is present at the digital reference. In general, when a 0 dBm0 digital code is applied to the decoder, a 0.775 volt rms analog signal appears at the decoder output. More specifically, when the 0 dBm0 periodic sequence as given in Table 2, in either mu law or A law as appropriate, is applied to the decoder at the digital reference point, a 1 kHz, 0.775 volt rms sine wave signal appears at the decoder output. 0 dBm0 is 3.14 (A law) or 3.17 (mu law) dB below digital full scale. "In all standards, dBm0 is always an rms unit. Peaks are described in a different way, sometimes by mentioning the margin to overload or clipping. The nominal downlink level in mobile phone telecommunication at the point of interconnection is 16 dBm0.

Сравнение с dBFS

Цифровые сигналы в абстрактном цифровом пространстве не обязательно представляют собой какой-либо измеримый тип физической величины. Они не обязательно привязаны к какому-либо конкретному уровню опорной мощности и, следовательно, не нуждаются в выражении в dBm0. Однако первые пионеры телефонометрии дали нам псевдоцифровую единицу dBm0, которая до сих пор используется. Более распространенной единицей измерения для цифровых уровней сигнала сегодня является dB Full Scale или dBFS. К сожалению, соотношение между dBm0 и dBFS неоднозначно. Оно зависит от того, как определяются среднеквадратичные (rms) и пиковые уровни в dBFS. Неоднозначность заключается в том, определяется ли полномасштабная синусоида в цифровой системе как имеющая среднеквадратичный уровень 3 dBFS rms или как имеющая среднеквадратичное значение 0 dBFS rms, равное пиковому значению dBFS. В настоящее время многие компании склоняются к определению, согласно которому полномасштабная синусоида имеет 3 dBFS rms и 0 dBFS пик. Согласно этому определению, единственный сигнал, который может иметь 0 dBFS rms, — это полностью насыщенная прямоугольная волна. Для связи между dBm0 и dBFS это означает, что +3,14 dBm0 = 0 dBFS пик и 3 dBFS rms. Это также означает, что обычно используемый уровень POI (Point of Interconnect) 16 dBm0 можно преобразовать в 22,14 dBFS rms в системе кодека с законом A (22,17 dBFS rms в системе с μ-законом) (при использовании определения полномасштабной синусоиды как 3 dBFS rms и 0 dBFS пик). Однако некоторые компании определяют dBFS rms = dBFS пик для синусоид. Примеры: Qualcomm и Knowles (и другие компании, производящие цифровые MEMS-микрофоны). Это имеет последствия при попытке рассчитать коэффициент формы для речи или шума, поскольку разница между пиковым и среднеквадратичным значениями в аналоговой области не соответствует разнице между пиковым и среднеквадратичным уровнями в цифровой области. Другие компании, такие как Adobe (разработчик программного обеспечения Adobe Audition) и Listen Inc. (разработчик программного обеспечения SoundCheck), предоставляют возможность выбора определения dBFS rms, которое вы хотите использовать в программе.