题目

数字信号和模拟信号有什么特点和区别

提问时间：2020-11-06

答案

信号数据可用于表示任何信息,如符号、文字、语音、图像等,从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号.模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取什是否离散来确定.
模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）.时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等,如图1-1（a）所示.时间上离散的模拟信号是一种抽样信号,如图1-1（b）所示,它是对图1-1（a）的模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号,虽然其波形在时间上是不连续的,但其幅度取值是连续的,所以仍是模拟信号,称之为脉冲幅度调制（PAM,简称脉幅调制）信号.
数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内.二进制码就是一种数字信号.二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用.
1． 模拟通信
模拟通信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
模拟通信,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． 数字通信
（1） 数字化传输与交换的优越性
① 加强了通信的保密性.语音信号经A／D变换后,可以先进行加密处理,再进行传输,在接收端解密后再经D/A变换还原成模拟信号.
数字加密处理可简单描述如下,Y1表示语音变成的数字信号Y1＝1011101100001,采用8位密码C＝10001101.在送到传输线路之前,将密码“加”到语音码中去,X＝Y1＋C（密码C连续重复）,则传输的数字信号为
X＝Y1＋C＝1011101100001 Y1
[phone] C
—————————————
0011011010000 X
显然X≠Y1,即便有人窃听到X码,也不能马上得到Y1码.在接收端,只要再将相同密码C与数码X相加,就能丰碑成原来的语音数码Y1,即
Y1＝X＋C＝0011011010000 X
[phone] C
—————————————
1011101100001 Y1
可见,语音数字化为加密处理提供了十分有利的条件,且密码的位数越多,破译密码就越困难.
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） 数字化通信的缺点
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.