数字信号与模拟信号定义

数字信号，是指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示，例如，字长为2位的二进制数可表示4种大小的数字信号，它们是00、01、10和11;若信号的变化范围在-1~1，则这4个二进制数可表示4段数字范围，即［-1， -0.5）、［-0.5， 0）、［0， 0.5）和［0.5， 1］。

模拟信号（英语：analog signal），是指在时域上数学形式为连续函数的信号。与模拟信号对应的是数字信号，后者采取分立的逻辑值，而前者可以取得连续值。模拟信号的概念常常在涉及电的领域中被使用，不过经典力学、气动力学（pneumaTIc）、水力学等学科有时也会使用模拟信号的概念。

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。

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。

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。