什么是數(shù)字信號_簡介介紹
什么是數(shù)字信號_簡介介紹
數(shù)字信號指自變量是離散的、因變量也是離散的信號，這種信號的自變量用整數(shù)表示，因變量用有限數(shù)字中的一個(gè)數(shù)字來表示。那么你對數(shù)字信號了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是數(shù)字信號的內(nèi)容，希望大家喜歡!
數(shù)字信號的簡介
在數(shù)字電路中，由于數(shù)字信號只有0、1兩個(gè)狀態(tài)，它的值是通過中央值來判斷的，在中央值以下規(guī)定為0，以上規(guī)定為1，所以即使混人了其他干擾信號，只要干擾信號的值不超過閩值范圍，就可以再現(xiàn)出原來的信號。即使因干擾信號的值超過閡值范圍而出現(xiàn)了誤碼，只要采用一定的編碼技術(shù)，也很容易將出錯(cuò)的信號檢測出來并加以糾正因此，與模擬信號相比，數(shù)字信號在傳輸過程中具有更高的抗干擾能力，更遠(yuǎn)的傳輸距離，且失真幅度小。
數(shù)字信號在傳輸過程中不僅具有較高的抗干擾性，還可以通過壓縮，占用較少的帶寬，實(shí)現(xiàn)在相同的帶寬內(nèi)傳輸更多、更高音頻、視頻等數(shù)字信號的效果。此外，數(shù)字信號還可用半導(dǎo)體存儲器來存儲，并可直接用于計(jì)算機(jī)處理。若將電話、傳真、電視所處理的音頻、文本、視頻等數(shù)據(jù)及其他各種不同形式的信號都轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖來傳輸，還有利于組成統(tǒng)一的通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)今天rr界人士和電信工業(yè)者們極力推崇的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(IS-DN).從而為人們提供全新的，更靈活、更方便的服務(wù)。正因?yàn)閿?shù)字信號具有上述突出的優(yōu)點(diǎn)，它正在迅速而且已經(jīng)取得了十分廣泛的應(yīng)用。
從原始信號轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號一般要經(jīng)地抽樣、量化和編碼這樣三個(gè)過程。抽樣是指每隔一小段時(shí)間,取原始信號的一個(gè)值。間隔時(shí)間越短,單位時(shí)間內(nèi)取的樣值也越多,這樣取出的一組樣值也就越接近原來的信號。抽樣以后要進(jìn)行量化,正如我們常常把成績80~100分以上歸為優(yōu),60~79分歸為及格,60分以下歸為不及格一樣,量化就是把取出的各種各樣的樣值僅用我們指定的若干個(gè)值來表示。在上面的成績“量化”中,我們就是把0~100分僅用三個(gè)度“優(yōu)”、“及格”、“不及格”來量化。最后就是編碼,把量化后的值分別編成僅由0和1這兩個(gè)數(shù)字組成的序列,由脈沖信號發(fā)生器生成相應(yīng)的數(shù)字信號。這樣就可以用數(shù)字信號進(jìn)行傳送了。
數(shù)字信號的優(yōu)點(diǎn)很多,首先是它抗干擾的能力特別強(qiáng),它不但可以用于通訊技術(shù),而且還可以用于信息處理技術(shù),時(shí)髦的高保真音響、高清晰度電視、VCD、DVD激光機(jī)都采用了數(shù)字信號處理技術(shù)。其次,我們使用的電子計(jì)算機(jī)都是數(shù)字的,它們處理的信號本來就是數(shù)字信號。在通訊上使用了數(shù)字信號,就可以很方便地將計(jì)算機(jī)與通訊結(jié)合起來,將計(jì)算機(jī)處理信息的優(yōu)勢用于通訊事業(yè)。如電話通訊中采用了程控?cái)?shù)字交換機(jī),用計(jì)算機(jī)來代替接線員的工作,不僅接線迅速準(zhǔn)確,而且占地小、效率高,省去不少人工和設(shè)備,使電話通訊產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍。再次,數(shù)字信號便于存儲,現(xiàn)在流行的CD、MP3唱盤,VCD、DVD視盤及電腦光盤都是用數(shù)字信號來存儲的信息。此外,數(shù)字通信還可以兼容電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)和圖像等多類信息的傳送,能在同一條線路上傳送電話、有線電視、多媒體等多種信息。數(shù)字信號還便于加密和糾錯(cuò),具有較強(qiáng)的保密性和可靠性。
數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)
信道傳輸速率
信道的傳輸速率通常是以每秒所傳輸?shù)男畔⒘慷嗌賮砗饬?。信息論中定義信源發(fā)生信息量的度量單位是“比特”(bit)。一個(gè)二進(jìn)制碼元所含的信息量是一個(gè)“比特”，所以信息傳輸速率的單位是比特/秒(bit/s)。例如一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，它每秒傳輸600個(gè)二進(jìn)制碼元，它的信息傳輸速率是600比特/秒(600bit/s)。?
符號傳輸速率
它是指單位時(shí)間(秒)內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)目，其單位為波特。這里的碼元可以是二進(jìn)制的，也可以是多進(jìn)制的。符號傳輸速率M和信息傳輸速率R的關(guān)系為R=Nlog2M當(dāng)碼元為二進(jìn)制時(shí)M為2;碼元為四進(jìn)制時(shí)M為4……如果符號速率為600波特，在二進(jìn)制時(shí)，信息傳輸速率為600比特/秒，在四進(jìn)制時(shí)為1200比特/秒。?
誤碼率
信碼在傳輸過程中，由于信道不理想以及噪聲的干擾，以致在接收端判決再生后的碼元可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，這叫誤碼。誤碼的多少用誤碼率來衡量，誤碼率是數(shù)字通信系統(tǒng)中單位時(shí)間內(nèi)錯(cuò)誤碼元數(shù)與發(fā)送總碼元數(shù)之比。誤碼越多，誤碼率越大。
傳輸速率和帶寬
數(shù)字信號的傳輸要求與模擬信號的要求不同，模擬信號的傳輸要求接收端無波形失真，而數(shù)字信號的傳輸是要求接收端無差錯(cuò)地恢復(fù)成原來的二進(jìn)數(shù)碼(可以允許接收波形失真，只要不影響正確恢復(fù)信碼即可)。
由于數(shù)字信號的頻帶非常寬(從直流一直到無限高的頻率)，但其主要能量則集中在低頻段，而電纜傳輸信道是只允許比較低的頻率成分通過的低通信道。當(dāng)一系列數(shù)字脈沖信號通過帶限的電纜信由于高頻成分被濾去，使輸出波形出現(xiàn)了失真。
這種波形頂部變圓，底部展寬。一個(gè)碼元的波形展寬到其他碼元位置，影響到其他碼元，這種影響稱碼間干擾。由于波形的拖尾很長，碼間干擾將影響到數(shù)個(gè)碼元。波形的拖尾可以是正的也可能是負(fù)的。如果所有的拖尾相加后是正值，而且達(dá)到門限判決電平就可能將“0”誤判為“1”碼;反之，如果所有的拖尾相加后在某個(gè)碼元位置的值是負(fù)的，就可能將“1”碼誤判為“0”碼。為了減少碼間干擾，數(shù)字信號傳輸?shù)幕纠碚?mdash;—奈奎斯特第一準(zhǔn)則規(guī)定帶限信道的理想低道截止頻率為fH時(shí)，最高的無碼間干擾傳輸?shù)臉O限速度為2fH。例如，信道帶寬為2000Hz時(shí)，每秒最多可傳送4000個(gè)二進(jìn)制碼元。一路數(shù)字電話速率為64kbit/s，則無碼間干擾的信道帶寬為32kHz。
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