模拟信号与数字信号的区别

模拟信号与数字信号的区别

摘要：在学习数字逻辑前，我们必须清楚的了解什么是模拟信号什么是数字信号，如果连这两者都区分不了，这样我们以后的学习必定会不知所云。对我们的理解将造成很大的困难，而且在了解他们的同时，还要知道他们的联系和区别。

关键词模拟信号/ 数字信号

作为信号的两种不同表达方式，他们对于我们的通信都是很重要的，从最初的模拟信号到现在的数字信号，不管用什么的方法表示，他们要表达的都是一样的，就是传递信息。那么到底用什么信号传呢？这是我们要讨论的问题。

一．模拟信号：

模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。其分布于自然界的各个角落，如每天的温度变化，连续的山峰……

二．数字信号：

数字信号指人们抽象出来的时间上不连续的信号，其幅度的取值是离散的，且幅值被限制在有限个数值之内。例如二进制码就是一种数字信号。

三．模拟信号与数字信号的联系：

模拟信号与数字信号的联系在于它们都是用来传递信息的，而且在一定条件下，模拟信号可以转换为数字信号传输。数字信号也可以转换为模拟信号。

四．模拟数据：

模拟数据也称为模拟量，相对于数字量而言，指的是取值范围是连续的变量或者数值。例如：声音，图像，温度，压力等等。模拟信号就是有这些模拟数据组成的。数据是它的具体形式。

五．数字数据：

在数据通信中，数字数据也称为数字量，相对于模拟量而言，指的是取值范围是离散的变量或者数值。一般生活中我们习惯用十进制的0~9这十个数，但在计算机中我们是用二进制的0或1来表示，而数字信号就是由这些0或1的数字数据组成的一组排序，安一定的规则形成不同的信号。

数字数据的特点:

集成、压缩、纠错、加密

数字信号的特点:

可再生、抗干扰、高数据传输速率

数字信号的缺点是：传输衰减大，传输距离短

六．模拟信号与数字信号的区别：

模拟信号和数字信号的最主要的区别是一个是连续的，一个是离散的。不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号，例如用一系列连续变化的电磁波(如广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线，和光纤介质等将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。

现在来看看他们各自的优缺点：

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。

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。”

七．它们的表达区别与联系，及相互的转换：

模拟数据——模拟信号

数字数据——数字信号

模拟信号可以传输模拟数据模拟信号可以传输数字数据

数字信号可以传输模拟数据数字信号可以传输数字数据

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。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。但是更具应用发展前景的是数字信号。

参考资料：

[1]. 彼得楚尔得.编码的奥秘.机械工业出版社，2000-9-1

[2].J.G.Proakis.通信系统工程.电子工业出版社

[3].刘宝琴.数字电路也系统.清华大学出版社，2007

信号编码

1编码特性编辑

在进行数据编码时应遵循系统性、标准性、实用性、扩充性和效率性。

数据编码数据通过编码可建立数据间的内在联系，便于计算机识别和管理。地理信息系统中主要的数据编码是服务于空间信息分析的地理编码。即为识别图形点、线、面或格网位置及属性而建立的编码方法，包括拓扑编码和坐标编码。前者是表示空间数据位置相邻逻辑关系的编码方法；后者是表示空间数据位置在某一坐标系统下的量度，可以是隐式的（对格网数据）或显式的。

2常见编码编辑

常见的数据编码方案有：单极性码、极性码、双极性码、归零码、双相码、不归零码、