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訊號的概念

2024-01-22科學

根據數據在時間、振幅、取值上是否連續,我們可以將數據分為兩種訊號:數位訊號和模擬訊號。
1.模擬訊號
什麽是模擬訊號?比如在電話通訊中,電話線上傳送的電訊號是模擬使用者聲音大小的變化而變化的。這個變化的電訊號無論在時間上或是在振幅上都是連續的,這種訊號稱為模擬訊號。模擬訊號的優點是直觀、容易實作;但有兩個明顯的缺點,即保密性差和抗幹擾能力差。
電訊號在沿路線的傳輸過程中會受到外界和通訊系統內部的各種雜訊幹擾,雜訊和訊號混合後難以分開,從而使通訊品質下降。路線越長,雜訊的積累也就越多。
2.數位訊號
什麽是數位訊號?比如在電報通訊中,電報訊號是用「點」和「劃」組成的電碼(叫做莫爾斯電碼)來代表文字與數位。如果用有電流代表「1」,無電流代表「0」,那麽「點」就是1、0,「劃」就是1、1、1、0。莫爾斯電碼是用一點一劃代表A,用一劃三點代表B,所以A就是101110,B就是1110101010。這種離散的、不連續的訊號,稱為數位訊號。
數位訊號和模擬訊號相比較,具有如下特點。
(1)抗幹擾能力強、無雜訊積累。在模擬通訊中,為了提高訊雜比,需要在訊號傳輸過程中及時對衰減的傳輸訊號進行放大,訊號在傳輸過程中不可避免地疊加上的雜訊也被同時放大。隨著傳輸距離的增加,雜訊累積越來越多,以至於傳輸品質嚴重下降。
對於數位通訊,由於數位訊號的幅值為有限個離散值(通常取兩個幅值),在傳輸過程中雖然也受到雜訊的幹擾,但當訊雜比下降到一定程度時,即在適當的距離采用判決再生的方法,再生成沒有雜訊幹擾的和原發送端一樣的數位訊號,因此可實作長距離高品質的傳輸。
(2)便於加密處理。資訊傳輸的安全性和保密性越來越重要,數位通訊的加密處理的比模擬通訊容易得多。以話音訊號為例,經過數位變換後的訊號可用簡單的數位邏輯運算進行加密、解密處理。
(3)便於儲存、處理和交換。數位通訊的訊號形式和電腦所用訊號一致,都是二進制程式碼,因此便於與電腦聯網,也便於用電腦對數位訊號進行儲存、處理和交換,可使通訊網的管理、維護實作自動化、智慧化。
(4)裝置便於整合化、微型化。數位通訊采用分時多路復用,不需要體積較大的濾波器。裝置中大部份電路是數位電路,可用大規模和超大規模積體電路實作,因此體積小、功耗低。
(5)便於構成綜合數位網和綜合業務數位網。數位通訊采用數位傳輸方式,可以透過程控數位交換裝置進行數位交換,以實作傳輸和交換的綜合。另外,電話業務和各種非話業務都可以實作數位化,構成綜合業務數位網。
(6)占用通道頻帶較寬。一路模擬電話的頻帶為4kHz頻寬,一路數位電話約占64kHz,這是模擬通訊目前仍有生命力的主要原因。隨著寬頻帶通道(光纜、數位微波)的大量利用(一對光纜可開通幾千路電話)以及數位訊號處理技術的發展(可將一路數位電話的數位率由64kbit/s壓縮到32kbit/s甚至更低的數位率),數位電話的頻寬問題已不是主要問題。
從以上介紹可知,數位通訊具有很多優點,所以各國都在積極發展數位通訊。近年來,中國數位通訊得到迅速發展,正朝著標準化、智慧化、寬頻化、個人化和綜合化方向邁進。