2.1.1 信号的概念
根据数据在时间、幅度、取值上是否连续,我们可以将数据分为两种信号:数字信号和模拟信号。
1.模拟信号
什么是模拟信号?
比如,在电话通信中,电话线上传送的电信号是模拟用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上还是在幅度上都是连续的,这种信号称为模拟信号。
模拟信号的优点是直观、容易实现,但它有两个明显的缺点,即保密性差和抗干扰能力差。
电信号在沿线路的传输过程中会受到外界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,从而使通信质量下降。线路越长,噪声的积累也就越多。
2.数字信号
什么是数字信号?
比如,在电报通信中,电报信号是用“点”和“划”组成的电码(叫做莫尔斯电码)来代表文字和数字。如果用有电流代表“1”、无电流代表“0”,那么“点”就是1、0,“划”就是1、1、1、0。莫尔斯电码是用一点一划代表A,用一划三点代表B,所以A就是101110,B就是1110101010……。这种离散的、不连续的信号,称为数字信号。
数字信号和模拟信号相比较,具有如下特点。
·抗干扰能力强、无噪声积累。在模拟通信中,为了提高信噪比,需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大,信号在传输过程中不可避免地叠加上的噪声也被同时放大。随着传输距离的增加,噪声累积越来越多,以致使传输质量严重恶化。
对于数字通信,由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值),在传输过程中虽然也受到噪声的干扰,但当信噪比恶化到一定程度时,即在适当的距离采用判决再生的方法,再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号,所以可实现长距离高质量的传输。
·便于加密处理。信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易得多。以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。
·便于存储、处理和交换。数字通信的信号形式和计算机所用信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换,可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。
·设备便于集成化、微型化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小、功耗低。
·便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网。
·占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带带宽为4kHz,一路数字电话约占64kHz,这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道(光缆、数字微波)的普及(一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号处理技术的发展(可将一路数字电话的数码率由64Kbit/s压缩到32Kbit/s甚至更低的数码率),数字电话的带宽问题已不是主要问题了。
从以上介绍可知,数字通信具有很多优点,所以各国都在积极发展数字通信。近年来,我国数字通信得到迅速发展,正朝着标准化、智能化、宽带化、个人化和综合化方向迈进。