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模拟信号和数字信号的比较与联系

作者: 来源: 日期:2018-3-28 10:58:59 人气:10 加入收藏 评论:0 标签:

模拟信号和数字信号是信号数据两种不同表达形式,它们由幅度的取值所决定。模拟信号幅度的取值是连续的,是将源信号的一些特征未经编码直接通过载波(是用来携带低频信号要表达的意思的高频信号)的方式发出;数字信号幅度的取值是离散的,是通过数学方法对原有信号进行处理,编码成二进制信号后,再通过载波的方式发送编码后的数字流。二进制信号就是一种数字信号,二进制信号受噪声的影响小,易于数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。

1.模拟信号;模拟信号的优点是直观且容易实现,但存在两个主要缺点。

(1)保密性差。模拟信号,尤其是微波通信和有线明线通信,很容易被窃听。只要收到模拟信号,就容易得到通信内容。

(2)抗干扰能力弱。电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰,噪声和信号混合后难以分开,从而使得通信质量下降。线路越长,噪声的积累也就越多。

2.数字信号

(1) 数字化传输与交换的优越性

①加强了通信的保密性。

②提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音,可以利用电子电路构成的门限电压(称为阈值)去衡量输入的信号电压,只有达到某一电压幅度,电路才会有输出值,并自动生成一整齐的脉冲(称为整形或再生)。较小杂音电压到达时,由于它低于阈值而被过滤掉,不会引起电路动作。因此再生的信号与原信号完全相同,除非干扰信号大于原信号才会产生误码。为了防止误码,在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法,即在出现误码时,可以利用后向信号使对方重发。因而数字传输适用于较远距离的传输,也能适用于性能较差的线路。

③可构建综合数字通信网。采用时分交换后,传输和交换统一起来,可以形成一个综合数字通信网。

(2) 数字信号的缺点

①占用频带较宽。因为线路传输的是脉冲信号,传送一路数字化语音信息需占20?64kHz的带宽,而一个模拟话路只占用4kHz带宽,即一路PCM信号占了几个模拟话路。对某一话路而言,它的利用率降低了,或者详它对线路的要求提高了。

②技术要求复杂,尤其是同步技术要求精度很高。接收方要能正确地理解发送方的意思,就必须正确地把每个码元区分开来,并且找到每个信息组的开始,这就需要收发双方严格实现同步,如果组成一个数字网的话,同步问题的解决将更加困难。

③进行模/数转换时会带来量化误差。随着大规模集成电路的使用以及光纤等宽频带传输介质的普及,对信息的存储和传输,越来越多使用的是数字信号的方式,因此必须对模拟信号进行模/数转换,在转换中不可避免地会产生量化误差。


数字信号与模拟信号的区别不在于该信号使用哪个波段(C、KU)进行转发,而在于信号采用何种标准进行传输。如:亚卫2号C波段转发器上是我国省区卫星数字电视节目,它所采用的标准是MPEG-2-DVBS。具体来说,数字信号有以下几个优势:“一是抗干扰能力比较强,传输信号的质量比较高,第二个是图像的清晰度高,换音的效果好。第三是可以更有效地利用频道资源,可以传输几百套节目,在模拟电视信号中,只能传输几十套。第四是可以提供各种信息服务,可以提供股市行情啊,电子商务信息啊。”

模拟信号和数字信号之间是可以相互转换:模拟信号一般通过PCM脉码调制(PulseCodeModulation)方法量化为数字信号,即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值,例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级,实用中常采取24位或30位编码;数字信号一般通过对载波进行移相(PhaseShift)的方法转换为模拟信号。

什么是调制信号,什么是载波。原来(一般来讲)调制就是将低频信号(调制信号)携带的信息在另外一个高频的信号(载波)上表现出来,表现的方法可以是改变载波的幅度或者相位或者频率等。

随着电子技术的飞速发展,数字信号的应用也日益广泛。很多现代的媒体处理工具,尤其是需要和计算机相连的仪器都从原来的模拟信号表示方式改为使用数字信号表示方式。我们日常常见的例子包括手机、视频或音频播放器和数码相机等。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号,目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号,也有由数字信号转换而得的模拟信号。模拟信号数字化以后可以很方便地进行时分或码分多路传输,从而可有效地提高信道的利用率。

模拟信号的数字化传输技术已被广泛应用于现代通信的各个领域,从有线的程控交换机到无线的GSM、CDMA手机,从卫星数字电视广播到长途光纤、数字微波通信等等,到处都有数字化的信号存在,都在沿着数字化方向发展。即数字信号传输将具有更为广阔的发展前景!

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