數字信號與模擬信號定義

數字信號，是指幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數值之內。二進制碼就是一種數字信號。二進制碼受噪聲的影響小，易于有數字電路進行處理，所以得到了廣泛的應用。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表示，因變量用有限數字中的一個數字來表示。在計算機中，數字信號的大小常用有限位的二進制數表示，例如，字長為2位的二進制數可表示4種大小的數字信號，它們是00、01、10和11;若信號的變化范圍在-1~1，則這4個二進制數可表示4段數字范圍，即［-1， -0.5）、［-0.5， 0）、［0， 0.5）和［0.5， 1］。

模擬信號（英語：analog signal），是指在時域上數學形式為連續函數的信號。與模擬信號對應的是數字信號，后者采取分立的邏輯值，而前者可以取得連續值。模擬信號的概念常常在涉及電的領域中被使用，不過經典力學、氣動力學（pneumatic）、水力學等學科有時也會使用模擬信號的概念。

模擬信號與數字信號的聯系：

模擬信號與數字信號的聯系在于它們都是用來傳遞信息的，而且在一定條件下，模擬信號可以轉換為數字信號傳輸。數字信號也可以轉換為模擬信號。

模擬信號與數字信號的區別：

模擬信號和數字信號的最主要的區別是一個是連續的，一個是離散的。不同的數據必須轉換為相應的信號才能進行傳輸：模擬數據一般采用模擬信號，例如用一系列連續變化的電磁波（如廣播中的電磁波），或電壓信號（如電話傳輸中的音頻電壓信號）來表示；數字數據則采用數字信號，例如用一系列斷續變化的電壓脈沖（如我們可用恒定的正電壓表示二進制數1，用恒定的負電壓表示二進制數0），或光脈沖來表示。 當模擬信號采用連續變化的電磁波來表示時，電磁波本身既是信號載體，同時作為傳輸介質；而當模擬信號采用連續變化的信號電壓來表示時，它一般通過傳統的模擬信號傳輸線路（例如電話網、有線電視網）來傳輸。 當數字信號采用斷續變化的電壓或光脈沖來表示時，一般則需要用雙絞線，和光纖介質等將通信雙方連接起來，才能將信號從一個節點傳到另一個節點。

現在來看看他們各自的優缺點：

1． 模擬信號

模擬信號的優點是直觀且容易實現，但存在兩個主要缺點。

（1） 保密性差

模擬信號，尤其是微波通信和有線明線通信，很容易被竊聽。只要收到模擬信號，就容易得到通信內容。

（2） 抗干擾能力弱

電信號在沿線路的傳輸過程中會受到外界的和通信系統內部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開，從而使得通信質量下降。線路越長，噪聲的積累也就越多

2． 數字信號

（1） 數字化傳輸與交換的優越性

① 加強了通信的保密性。

② 提高了抗干擾能力。數字信號在傳輸過程中會混入雜音，可以利用電子電路構成的門限電壓（稱為閾值）去衡量輸入的信號電壓，只有達到某一電壓幅度，電路才會有輸出值，并自動生成一整齊的脈沖（稱為整形或再生）。較小雜音電壓到達時，由于它低于閾值而被過濾掉，不會引起電路動作。因此再生的信號與原信號完全相同，除非干擾信號大于原信號才會產生誤碼。為了防止誤碼，在電路中設置了檢驗錯誤和糾正錯誤的方法，即在出現誤碼時，可以利用后向信號使對方重發。因而數字傳輸適用于較遠距離的傳輸，也能適用于性能較差的線路。

③ 可構建綜合數字通信網。采用時分交換后，傳輸和交換統一起來，可以形成一個綜合數字通信網。

（2） 數字信號的缺點

① 占用頻帶較寬。因為線路傳輸的是脈沖信號，傳送一路數字化語音信息需占20？64kHz的帶寬，而一個模擬話路只占用4kHz帶寬，即一路PCM信號占了幾個模擬話路。對某一話路而言，它的利用率降低了，或者詳它對線路的要求提高了。

② 技術要求復雜，尤其是同步技術要求精度很高。接收方要能正確地理解發送方的意思，就必須正確地把每個碼元區分開來，并且找到每個信息組的開始，這就需要收發雙方嚴格實現同步，如果組成一個數字網的話，同步問題的解決將更加困難。

③ 進行模/數轉換時會帶來量化誤差。隨著大規模集成電路的使用以及光纖等寬頻帶傳輸介質的普及，對信息的存儲和傳輸，越來越多使用的是數字信號的方式，因此必須對模擬信號進行模/數轉換，在轉換中不可避免地會產生量化誤差。

具體來說，數字信號有以下幾個優勢：“一是抗干擾能力比較強，傳輸信號的質量比較高，第二個是圖像的清晰度高，換音的效果好。第三是可以更有效地利用頻道資源，可以傳輸幾百套節目，在模擬電視信號中，只能傳輸幾十套。

第四是可以提供各種信息服務，可以提供股市行情啊，電子商務信息啊。

它們的表達區別與聯系，及相互的轉換：

模擬數據——模擬信號

數字數據——數字信號

模擬信號可以傳輸模擬數據 模擬信號可以傳輸數字數據 數字信號可以傳輸模擬數據 數字信號可以傳輸數字數據

模擬信號和數字信號之間是可以相互轉換：模擬信號一般通過PCM脈碼調制（PulseCodeModulation）方法量化為數字信號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進制值，例如采用8位編碼可將模擬信號量化為2^8=256個量級，實用中常采取24位或30位編碼；數字信號一般通過對載波進行移相（PhaseShift）的方法轉換為模擬信號。計算機、計算機局域網與城域網中均使用二進制數字信號，目前在計算機廣域網中實際傳送的則既有二進制數字信號，也有由數字信號轉換而得的模擬信號。但是更具應用發展前景的是數字信號。