模拟信号与数字信号的区别

主要是与离散的数字信号相对的连续的信号。模拟信号分布于自然界的各个角落，如每天温度的变化，而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。电学上的模拟信号是主要是指幅度和相位都连续的

电信号，此信号可以被模拟电路进行各种运算，如放大，相加，相乘等。

模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，

如目前广播的声音信号，或图像信号等。

模拟信号与数字信号的区别

(1)模拟信号与数字信号

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(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，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(Digital Signal)，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、电缆或光纤介质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。

(2)模拟信号与数字信号之间的相互转换

模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)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(Phase Shift)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。

模拟信号的数字传输

图所示为一简单增量调制的仿真实验原理图。图中的话音信号源采用了一个高斯噪声源经过3KHz低通滤波器后的输出来模拟。调整图中的图符5的增益可以改变差值Δ的大小。在接收端，解调器未使用与本地解调器一致的电路，直接使用积分器解调输出。如果希望输出波形平滑，可在积分器和输出放大器之间加入一个低通滤波器，以滤除信号中的高频成分。所示是输入的模拟话音信号波形。是增量调制后的输出波

形。为经过积分器解调后的输出波形。观察可以比较输入输出波形之间的失真。

由理论分析可知，ΔM的量化信噪比与抽样频率成三次方关系，即抽样频率每提高一倍则量化信噪比提高9dB。通常ΔM的抽样频率至少16KHz以上才能使量化信噪比达到15dB以上。32KHz时，量化信

噪比约为26dB左右，可以用于一般的通信质量要求。如果设信道可用的最小信噪比为15dB，则信号的动态范围仅有11dB，远远不能满足高质量通信要求的35-50dB的动态范围，除非抽样频率提高到100KHz以上采用实用价值。上述理论分析的结论读者可以通过改变仿真实验的信号抽样频率观察到。当抽样

频率低于16KHz时，信号失真已十分明显，当抽样频率为128KHz时失真较小。

改进ΔM动态范围的方法有很多，其基本原理是采用自适应方法使量阶Δ的大小随输入信号的统计特性变化而跟踪变化。如量阶能随信号瞬时压扩，则称为瞬时压扩ΔM，记作ADM。若量阶Δ随音节时间问隔（5一20ms）中信号平均斜率变化，则称为连续可变斜率增量调制，记作CVSD。由于这种方法中信号斜率是根据码流中连“1”或连“0”的个数来检测的，所以又称为数字检测、音节压扩的自适应增量调制，

简称数字压扩增量调制。图9.20给出了数字压扩增量调制的方框图。

数字压扩增量调制与普通增量调制相比，其差别在于增加了连“1”连“0”数字检测电路和音节平滑电路。由于CVSD的自适应信息（即控制电压）是从输出码流中提取的，所以接收端不需要发送端传送专门的自适应信息就能自适应于原始信号，电路实现起来比较容易。对于数字压扩增量调制感兴趣的读者可以在上

述仿真实验的基础上加入连“1”连“0”数字检测电路和音节平滑电路，重新仿真并观察改善情况。 模拟数据(Analog Data)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。 数字数据(Digital Data)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。目前，ASCII美国信息交换标准码(American Standard Code for Information Interchange)已为ISO国际标准化组织和CCITT国际电报电话咨询委员会所采纳，成为国际通用的信息交换标准代码，使用7位二进制数来表示一个英文字母、数字、标点或控制符号；图形、音频与视频数据则可分别采用多种编码格式。

模拟信号与数字信号

(1)模拟信号与数字信号

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(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，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(Digital Signal)，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、电缆或光纤介质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。

(2)模拟信号与数字信号之间的相互转换

模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)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(Phase Shift)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。

模拟信号常识

PCB雕刻机，自动钻孔、刻线路，省心！

对于神奇而精彩的数字音频世界而言，古老而传统的模拟世界则显得简单而直白。你所要做

的似乎就是插上音频线，旋动音量旋钮，然后准备开始。但实际上，有很多因素和方法会对声

音产生影响，使得你的音乐听起来很美妙或者很糟糕，这就要依赖于你的经验和技巧了。

声音的一个首要因素是信号电平。麦克风以及电吉它的输出信号为mic-level（麦克电平）信号。这是一种低电平信号，它需要前置放大器将信号电平提升至line-level（线性电平）。通常情况下，合成器的音频输出及调音台的音频输出都是线形电平，这种电平一般标定为-10dBV，但实际上合成器的输出都围绕在0dBu左右，专业设备的音频输出甚至可以达到+4dBu。

“dB”为“decibel”的简写，即分贝。它是度量单位（Bel）贝尔的十分之一，贝尔是以科学家Alexander Graham Bell的名字命名的，它实际上是两个参数的比例值，而不是一个绝对的单位，如英镑、厘米等等。

如果你将一个+4dBu的信号输入到一个为-10dBu设计的输入口中，那么信号就会过强，如果信号没有经过一个用于衰减的按钮、开关或旋钮就进入其它电路，那么肯定会造成失真。相反，如果一个-10dBu的信号输入到一个为+4dBu设计的输入口中，则同样会出现相反的问题：由于信号太弱，需要一种装置对它进行提升，但这样会同时增加背景噪音。

在实际应用中，你一般不用为这种信号与接口的匹配问题担心。如果你有1/4英寸的插头，那么尽管将其插到同样插口的调音台的输入上去。绝大多数调音台上都配备有衰减按钮用于修剪输入的信号（在很多调音台上，这个装置被称为trim，即修剪的意思，你可以将输入信号看成是参差不齐的树篱，通过衰减器就会变得非常整齐）。

具备+4dB专业电平的信号经常是通过XLR型卡侬接口（三芯连线）传输的，常应用于平衡的音频信号系统。从电子学的角度来说，这种三根电缆的平衡信号比非平衡信号的抗噪能力要强。非平衡信号一般都通过两芯的

1/4英寸插头或RAC莲花插头传送。有些时候，平衡信号还通过TRS规格的立体声插头（三芯，1/4英寸）传输，传输线的三根电缆分别连接在插头的Tip头-Ring环-Sleeve套三个部分。尽管使用的是立体声插头，这种TR

"模拟信号" 英文对照

analog simulated analogue

signal; signal; signal;

1、模拟信号是指用连续变化的物理

量所表达的信息,如温度、湿度、压

力、长度、电流、电压等等,我们通

常又把模拟信号称为连续信号,它

在一定的时间范围内可以有无限多

个不同的取值

文献来源

"模拟信号" 在学术文献中的解释

2、模拟信号是指声音、图像等物理

量,通过非电量传感器转化为模拟

信号,通常为了显示、处理或传递这

个模拟量

则需要把它转换成数字

量,而把这模拟量转为数字量的转

化过程就是模／数转换

文献来源

3、所谓模拟信号,是指幅流随时间

连续变化的信号...所谓数字信一

号,是指在时间上和取值上都是离

散的、不连续的信号

文献来源

4、模拟信号是指与泡塑模成型有关

的一些连续变化信号例如温度信号

它由装在型腔上的热电偶感应测出

所测的温度包括若干个点的温度反

映了泡塑模成型过程的温度变化及

其相应模具的温度变化

文献来源

5、所谓“模拟信号”是指其强度模仿

声音随时间作连续变化的电信号.

它与数字信号不同在时间上和电强

度上都是不间断的

文献来源

6、模拟信号是指连续的信号,在数

学上是以正弦波来表示.与它相反

的数字信号则不是连续性的,以位

(bit)来表示,它只有二种可能形式:

开及关(或1和O),在数学上表示,

它代表方波

文献来源

7、所谓模拟信号,就是指幅值连续、

时间上也是连续的信号,如常见的

正弦波信号.同时,我们也知道,计算

机只对“0”和八一川分口,’1”感冒.因

此,模拟信号计算机是不可能处理

的

文献来源

8、用这种方式得到的连续变化信

号,通常称为模拟信号.还有一种信

号是二进制信号,即是一否型信号.

它们反映的是某一系统的两种状态

中之一,如起落架是否放下,襟翼是

否收起

文献来源

9、2 数字信号基础2.1 模拟信

号信号波形随信息的变化而变化,

如图3所示的信号被称为模拟信

号,其特点是幅度连续(连续的含义

是在某一取值范围内可以取无限多

个数值)

文献来源

10、比如电话通信中,用户线上传送

的电信号是随着用户声音大小的变

化而变化的,这个变化的电信号无

论在时间上或是在幅度上都是连续

的,这种信号称为模拟信号,在用户

线上传输模拟信号的通信方式称为

“模拟通信”

文献来源

什么是模拟信号?

模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化。模拟信号主要是与离散的数字信号相对的连续的信号。模拟信号分布于自然界的各个角落，而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。电学上的模拟信号是主要是指幅度和相位都连续的电信号，此信号可以被模拟电路进行各种运算和处理，如放大，相加，滤波等。

数字信号的基本概念

网友：sense5 发布于： 2007.04.28 21:47 (共有条评论) 查看评论 | 我要评论

数字信号

电子系统中一般含有模拟和数字两种构件，通常使用的收音机等

，其中的电路结构主要是模拟电路，比如功率放大器，不过现在有许多音响系统中不仅包含模拟电路，而且已经有了数字模块，比如CD机

，其中主要的部件就是数字模块；而像电脑这样一类的电子系统，则主要就是建立在数字技术上的，但即使是所谓的纯数字系统，仍然离不开模拟电路，因为数字电路实事上可以说是模拟电路的一种特例，比如说在模拟电路中我们采用晶体管的线性工作区间，而数字电路则采用晶体管的非线性工作区间，因此说模拟电路是电子系统中必须的组成部分。

人们发现在对信号的存储、分析和传输中，数字电路更具优越性

。为了能够处理存储连续变化的模拟信号，数字电路采用二进制数首先对其进行量化处理后，再使用复杂的数字系统来实现信号的存储、分析和量化。

1.二值数字逻辑和逻辑电平

二进制数正好是利用二值数字逻辑中的０和１来表示的。二值数字逻辑是Binary Digital Logic的译

称。

与模拟信号相反，数字数字信号在时间上和数值上均是离散的，而离散信号的值只有真或假，是与不是，因此可以使用二进制数中的０和１来表示。需要注意的是这里的０和１并非通常意义上的０和１

，也就是说并不像在十进制中０和１有大小之分，这里的０和１指的是逻辑０和逻辑１。

因此我们可以将其称之为二值数字逻辑或简称为数字逻辑。

二值数字的产生，是基于客观世界中存在许多可以用彼此相关又互相对立的两种状态来描述的事物，比如人的性别，不是男的就是女的，开关的开与关等，就是这样一种关系。很显然，这些都具有明显的二值特性，因此完全可以用电子器件的开关特性来表示。比如，利用晶体管的非线性特性制作成的开关二极管，工作时仅有两种状态，不是导通就是关断，也是一个二值特性，因此可以用其来表示人的性别等。

当开关器件起作用时，电路中只可能出现两种电压值，当开关器件导通时，开关后的电路中将有电流流过（比如串联于三极管发射极的负载），因而将可得到一个较高的电压值，而当开关器件关断时，开关后的电路中将没有电流流过，因而将只能得到一个较低的电压值

，从而在电路中将形成离散的电压信号，也叫数字电压，通常称之为逻辑电平。

应该注意的是逻辑电平不是一个具体的物理量，而是物理量的相对表示。比如，当使用示波器测量一个音响设备的输出时，你可观察到一个输出电压幅值连续变化的波形，但是将该输出信号量化成二值信号后，你观察到的只是一系列电压值不是５Ｖ就是０Ｖ的离散电压值，很显然我们不能因此就说该音响设备的输出就是５Ｖ。

表1.1.1 逻辑电平与电压值的关系

从表中可以看到，+5V的电压值可以用二值逻辑中的1或0来表示，就看你使用的是正逻辑还是负逻辑。在逻辑电平中则使用高电平来表示。事实上高电平并非就只等于+5V，可以是3V，还可以是其它任何值。 图1.1.3表示用逻辑电平描述的数字波形，其中图1.1.3a的逻辑0表示0V，逻辑1表示5V；图1.1.3b的逻辑0表示5V，逻辑1表示0V；图1.1.3c 则是一个16位长数据的图形表示。

1 数字通信的特点

(1)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，如图2－1(a)所示。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，见图2－1(b)，所以可实现长距离高 质量的传输。

(2)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的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。

(3)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。

(4)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 。

(5)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。

(6)占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4kHz带宽，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)的大量利用(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64kb/s压 缩到32kb/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。

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，正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向迈进。

2 数字信号的产生

2.1 模拟信号和数字信号

(1)模拟信号

信号波形模拟着信息的变化而变化，如图2

－2所示的信号称为模拟信号。其特点是幅度连 续( 连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值)。图2－2(a)所示的信号是模拟信号， 其信号

波形在时间上也是连续的，因此它又是连续信号。图2－2(b)所示的信号是对图(a)所 示的模拟信号按一定的时间间隔T抽样后的抽样信号，由于其波形在

时间上是离散的， 它又叫离散信号。但此信号的幅度仍然是连续的，所以仍然是模拟信号。电话、传真、电 视信号都是模拟信号。

(2)数字信号

(2)数字信图2－３是数字信号，其特点是幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的。 图2－３(a)是二进码，每一个码元只取两个幅值(0，A)：图(b)是四进码，每个码元取四 (3、1、－1、－3)中的一个。这种幅度是离散的信号称数字信号。

2.2 信号的数字化过程

信号的数字化需要三个步骤：抽样、、量化和编码。抽样是指用每隔一定时间

的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变

为有限数量的有一定间隔的离散值。编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。这样得到的数字信号可以通

过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传 输 。在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。 上述数字化的过程又

称为脉冲编码调制

2.2.1 抽样

话音信号是模拟信号，它不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间上也是连续

的。要使话音 信号数字化并实现时分多路复用，首先要在时间上对话音信号进行离散化处理，这一过程叫 抽样。所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音

信号的一个瞬时幅度值(抽样值)，抽 样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列，如图2－４所示。抽样后的样值序 列在时间上是离散的，可进

行时分多路复用， 也可将各个抽样值经过量化、编码变换成二 进制数字信号。理论和实践证明，只要抽样脉冲的间隔T≤12fm(或≥2fm)(fm是话音

信号的 最高频率)，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话音信号。

例如，一路电话信号的频带为300～3400Hz，fm=3400Hz，则抽样频

率fs≥2×3400=6800Hz。 如 按6800Hz的抽样频率对300～3400Hz的电话信号抽样，则抽样后的样值序列可不失真地还原 成原来

的话音信号，话音信号的抽样频率通常取8000Hz/s。 对于PAL制电视信号。视频带宽为6MHz，按照CCIR601建议，亮度信号的抽样频率为

13.5MHz ，色度信号为6.75MHz。

2.2.2 量化

抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是模拟的，

还必须进行离 散化处理，才能最终用数码来表示。这就要对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量 化。量化有两种方式，示于图2－5中。图2－5(a)

所示的量化方式中，取整时只舍不入，即0 ～ 1伏间的所有输入电压都输出0伏，1～2伏间所有输入电压都输出1伏等。采用这种量化方 式，输入电压总是

大于输出电压，因此产生 的量化误差总是正的，最大量化误差等于两个相邻量化级的间隔Δ。图(b)所示的量化 方式在取整时有舍有入，即0～0.5伏间的

输入电压都输出0伏，0.5～1 5伏间的输出电 压都输出1伏等等。采用这种量化方式量化误差有正有负，量化误差的绝对值最大为Δ/2 。因此，采用有

舍有入法进行量化，误差较小。

实际信号可以看成量化输出信号与量化误差之和，因此只用量化输出信号来代

替原信号就会 有失真。一般说来，可以把量化误差的幅度概率分布看成在-Δ/2～+Δ/2之间的均匀分布。 可以证明，量化失真功率 ，即与最小量化间隔

的平方成正比。最小量化 间隔越 小，失真就越小。最小量化间隔越小，用来表示一定幅度的模拟信号时所需要的量化级数就 越多，因此处理和传输就越复杂。

所以，量化既要尽量减少量化级数，又要使量化失真看 不出来。一般都用一个二进制数来表示某一量化级数，经过传输在接收端再按照这个二进制 数来恢复原信

号的幅值。所谓量化比特数是指要区分所有量化级所需几位二进制数。例如 ，有8个量化级，那么可用三位二进制数来区分，因为，称8个量化 级的量化为3比

特量化。8比特量化则是指共有个量化级的量化。

量化误差与噪声是有本质的区别的。因为任一时刻的量化误差是可以从输入信号求出，而噪声与信号之间就没有这种关系。可以证明，量化误差是高阶非线性失真的产物。但量化失真在信号中的表现类似于噪声，也有很宽的频谱，所以也被称为量化噪声并用信噪比来衡量。

上面所述的采用均匀间隔量化级进行量化的方法称为均匀量化或线性量化，这

种量化方式会 造成大信号时信噪比有余而小信号时信噪比不足的缺点。如果使小信号时量化级间宽度小些 ，而大信号时量化级间宽度大些，就可以使小信号时和

大信号时的信噪比趋于一致。这种非 均匀量化 级的安排称为非均匀量化或非线性量化。数字电视信号大多采用非均匀量化方式 ，这是由于模拟视频信号要经过

校正，而校正类似于非线性量化特性，可减轻小信号时误 差的影响。

对于音频信号的非均匀量化也是采用压缩、扩张的方法，即在发送端对输入的信号进行压缩 处理再均匀量化，在接收端再进行相应的扩张处理，如图2－6所示。

目前国际上普遍采用容易实现的A律13折线压扩特性和μ律15折线的压扩特性。我国规 定采用A律13折线压扩特性。

采用13折线压扩特性后小信号时量化信噪比的改善量可达24dB，而这是靠牺牲大信号量化信 噪比(亏损12dB)换来的。

2.2.3 编码

抽样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过

程称为编码。 最简单的编码方式是二进制编码。具体说来，就是用n比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化值，然后把它们排列，得

到由二值脉冲组成的数字信息流 ，整个过程见图2－7。编码过程在接收端，可以按所收到的信息重新组成原来的样值，再经过低通滤波器恢复原信号。用这样方

式组成的脉冲串的频率等于抽样频率与量化比特数的积 ，称为所传输数字信号的数码率。显然，抽样频率越高，量化比特数越大，数码率就越高， 所需要的传输

带宽就越宽。

除了上述的自然二进制码，还有其他形式的二进制码，如格雷码和折叠二进制

码等，表2－1 示出了这三种二进制码。这三种码各有优缺点：(1)自然二进制码和二进制数一一对应，简单易行，它是权重码，每一位都有确定的大小，从最

高位到最低位依次为，可以直接进行大小比较和算术运算。自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但在某些情况，例如从十进制的3转换为4时二

进制码的每一位都要变，使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。(2)格雷码则没有这一缺点，它在相邻电平间转换时，只有一位生变化，格雷码不是权重码，每一

位码没有确定的大小，不能直接进行比较大小和算术运算，也不能直接转换成模拟信号，要经过一次码变换，变成自然二进制码。(3)折叠二进制码沿中心电平上

下对称，适于表示正负对称的双极性信号。它的最高位用来区分信号幅值的正负 。折叠码的抗误码能力强。

表2－1 各种二进制码量化电平

量化电平

自然 二进制码

格雷码

折叠二进制码

000

000

011

1

001

001

010

2

010

011

001

3

011

010

000

4

100

100

5

101

111

101

6

110

101

110

7

111

100

111

在通信理论中，编码分为信源编码和信道编码两大类。所谓信源编码是指将信

号源中多余的 信息除去，形成一个适合用来传输的信号 。为了抑制信道噪声对信号的干扰，往往还需要 对信号进行再编码，编成在接收端不易为干扰所弄错的

形式，这称为信道编码。为了对付干扰，必须花费更多的时间，传送一些多余的重复信号，从而占用了更多频带，这是通信理论中的一条基本原理。

2.2.4 数字视频信号的编码方式和格式

(1)复合编码和分量编码

视频信号有两种编码方式，即复合编码和分量编码。复合编码是将复合彩色信

号直接编码成 PCM形式。复合彩色信号是指彩色全电视信号，它包含有亮度信号和以不同方式编码的色度信号。分量编码是将三基色信号R、G、B分量或亮度

和色差信号Y、(B－Y)、(R－Y)分别编码 成PCM形式。

复合编码的优点是码率低些，设备较简单，适用于在模拟系统中插入单个数字

设备的情况。 它的缺点是由于数字电视的抽样频率必须与彩色副载频保持一定的关系，而各种制式的副载频各不相同，难以统一。采用复合编码时由抽样频率和副

载频间的差拍造成的干扰将影响图像的质量。

分量编码的优点是编码与制式无关，只要抽样频率与行频有一定的关系，便于

制式转换和统 一，而且由于Y、(R－Y)、(B－Y)分别编码，可采用时分复用方式，避免亮色互串，可获得高质量的图像。在分量编码中，亮度信号用较高

的码率传送，两个色差信号的码率可低一些 ，但总的码率比较高，设备价格相应较贵。

(2)数字视频信号的抽样频率和格式现行的扫描制式主要有625行／50

场和525行／60场两种，它们的行频分别为15625赫和15734.265赫。ITU－R建议的分量编码标准的亮度抽样频率为13.5兆赫，这恰好是

上述两种行频 的整数倍，对于625行／50场，每行的抽样点数为个，对于525行／ 60场，每行的抽样点数为个，按照国际现行电视制式，亮度信号最大

带宽是6兆赫。根据奈奎斯特抽样定理，抽样频率至少要大于2×6＝12兆赫，因此取13.5兆赫也是合适的。

由于色差信号的带宽比亮度信号窄得多，所以在分量编码时两个色差信号的抽

样频率可以低 一些，同时也考虑到抽样的样点结构满足正交结构的要求，ITU－R建议两个色差信号的抽样 频率均为亮度信号抽样频率的一半，即6.75兆

赫，每行的样值点数也是亮度信号样值点数 的一半，即分别为432个／行和429个／行。因此，对演播室数字电视设备进行分量编码的标 准是：亮度信号的

抽样频率是13.5兆赫，两个色差信号的抽样频率是6.75兆赫，其抽样频 率之比为4∶2∶2，因此也称为4∶2∶2格式。对于用于信号源信号处理的质

量要求更高的设 备，还可以采用4∶4∶4的抽样关系。

3 数字通信系统的主要性能指标

(1)信道传输速率

信道的传输速率通常是以每秒所传输的信息量多少来衡量。信息论中定义信

源发生信息量的度量单位是“比特”(bit)。一个二进制码元所含的信息量是一个“比特”，所以信息传输 速率的单位是比特/秒(bit/s)。例如一个

数字通信系统，它每秒传输600个二进制码元，它的信息传输速率是600比特/秒(600bit/s)。

(2)符号传输速率

它是指单位时间(秒)内传输的码元数目，其单位为波特。这里的码元可以是

二进制的，也可以是多进制的。符号传输速率M和信息传输速率R的关系为R=Nlog2M 当码元为二进制时M为2；码元为四进制时M为4……如果符号速率

为600波特，在二进制时， 信息传输速率为600比特/秒，在四进制时为1200比特/秒。

(3)误码率

信码在传输过程中，由于信道不理想以及噪声的干扰，以致在接收端判决再生后的码元可能出现错误，这叫误码。误码的多少用误码率来衡量，误码率是数字通信系统中单位时间内错误码元数与发送总码元数之比。误码越多，误码率越大。

4 传输速率和带宽的关系

数字信号的传输要求与模拟信号的要求不同，模拟信号的传输要求接收端无波形失真，而数字信号的传输是要求接收端无差错地恢复成原来的二进数码(可以允许接收波形失真，只要不影响正确恢复信码即可)。

由于数字信号的频带非常宽(从直流一直到无限高的频率)，但其主要能量则集中在低频段， 而电缆传输信道是只允许比较低的频率成分通过的低通信道。当一系列数字脉冲信号通过带 限的电缆信由于高频成分被滤去，使输出波形出现了失真，如图2－8(b)所示。 这种波形顶部变圆，底部展宽。一个码元的波形展宽到其他码元位置，影响到

其他码元 ，这种影响称码间干扰，如图2－8(d)所示。由于波形的拖尾很长，码间干扰将影响到数 个码元。波形的拖尾可以是正的也可能是负的。如果所有

的拖尾相加后是正值，而且达到门 限判决电平就可能将“0”误判为“1”码；反之，如果所有的拖尾相加后在某个码元位置 的值是负的，就可能将“1”码误

判为“0”码。为了减少码间干扰，数字信号传输的基本 理 论——奈奎斯特第一准则规定带限信道的理想低道截止频率为fH时，最高的无码间干扰传 输 的

极限速度为2fH，无码间干扰的波形如图2－8(f)所示。例如，信道带宽为2000Hz时，每 秒最多可传送4000个二进制码元。一路数字电话速率为

64kbit/s，则无码间干扰的信道 带宽为32kHz。

什么是数字信号,数字信号基础知识

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什么是数字信号,数字信号基础知识

1.2 数字信号

电子系统中一般均含有模拟和数字两种构件，在信号的存储、分析或传输方面，数字电路更具优越性。在数字电路中，常用二进制数来量化连续变化的模拟信号，而二进制数可以用二值数字逻辑中的数字1和0来表示，这样就可借助复杂的数字系统（例如计算机）来实现信号的存储、分析和传输。

1.数字信号的概念：在自然界存在许多物理量，它们在时间和数值上均是离散的，也就是说，它们的变化在时间上是不连续的，总是发生在一系列离散的瞬间。同时，它们的数值大小和每次的增减变化都是某一最小数量单位的整数倍，这类物理量称为数字量，用来表示数字量的信号称为数字信号。

2.举例：生活中常见的数字量有许多，如生产线上零件的计量、文章的字数等。

3.基本参数：数字信号的基本参数包括周期（或频率）、脉冲宽度、占空比等。

4.数字信号的分类:

(1)数字信号分类：数字信号通常用数字波形表示，数字波形是逻辑电平与时间的关系。当某波形仅有两个离散值时，可以称为脉冲波形。此时，数字波形与脉冲波形的关系是统一的，区别是表达方式不同，前者用逻辑电平表示，后者用电压值表示。数字信号分为周期性和非周期性两种.

(2)数字波形的表示：周期性数字信号常用周期T 或频率f 来描述，而脉冲波形的频率常称为脉冲重复频率PRR(Pules Repeti-tion Rate)。脉冲波形的脉冲宽度用tw表示，它表示脉冲的作用时间。另一个重要参数是占空比q，它表示脉冲宽度占整个周期的百分数，常用下式表示:

如图1.2.2所示，图(a)表示幅值5V,tw=10ns,T =50ns,q =20%,f =PRR=20MHz。图(b)表示幅值3V,tw=30μs,T =60μs,q =50%,

f =PRR=16.67kHz。

(a)幅值5V，tW=10ns,T =50ns,q =20%,f =PRR=20MHz

(b)幅值3V,tW=30μs,T =60μs,q =50%,f =PRR=16.67kHz

图1.2.2 周期性数字波形

例1.2.1 设周期性数字波形的高电平持续6ms，低电平持续10ms,求占空比q 。

解：因数字波形的脉冲宽度tw=6ms，周期T =6ms+10ms=16ms，则：

5.非理想数字波形 在实际的系统中，数字波形不能立即上升和下降，要经历一段时间，因此定义了上升时间和下降时间，图1.2.1和图1.2.2都是理想波形，上升时间和下降时间都为0，而实际上数字波形是非理想的，上升时间和下降时间都是有限值，如图1.2.3所示。 上升时间：从脉冲幅值的10%到90%所经历的时间，图1.2.3中t1即为上升时间。 下降时间：从脉冲幅值的90%下降到10%所经历的时间，图1.2.3中t2即为下降时间。

数字信号上升时间和下降时间的典型值约为几个纳秒，视不同类型的器件和电路而异。

脉冲宽度：两个脉冲幅值的50%的时间点之间所跨越的时间，图1.2.3中tw即为脉冲宽度。

图1.2.3 非理想数字波形

矩形脉冲的主要特性

例1.2.2 试绘出一脉冲波形，设它的占空比为50%，脉冲宽度为100ns，上升时间为10ns，下降时间为20ns。

解：根据题意，绘出脉冲波形图图1.2.4。

图1.2.4 例1.2.2的波形图

：http://www.dz3w.com/info/digital/0078674.html

数字信号（Digital signal）是离散时间信号（discrete-time signal）的数字化表示，通常可由模拟信号（analog signal）获得。

模拟是一组随时间改变的数据，如某地方的温度变化，汽车在行驶过程中的速度，或电路中某节点的电压幅度等。有些模拟信号可以用数学函数来表示，其中时间是自变量而信号本身则作为应变量。离散时间信号是模拟信号的采样结果：离散信号的取值只在某些固定的时间点有意义 （其他地方没有定义），而不像模拟信号那样在时间轴上具有连续不断的取值。

若离散时间信号在各个采样点（samples）上的取值只是原来模拟信号取值（可能需要无限长的数字来表示）的一个近似，那么我们就可以用有限字长（字长长度因应近似的精确程度而有所不同）来表示所有的采样点取值，这样的离散时间信号成为数字信号。将一组精确测量的数值用有限字长的数值来表示的过程称为量化（Quantization）。从概念上讲，数字信号是量化的离散时间信号，而离散时间信号则是已经采样的模拟信号。

随着电子技术的飞速发展，数字信号的应用也日益广泛。很多现代的媒体处理工具，尤其是需要和计算机相连的仪器都从原来的模拟信号表示方式改为使用数字信号表示方式。我们日常常见的例子包括手机、视频或音频播放器和数码相机等。

一般情况下，数字信号是以二进制数来表示的，因此信号的量化精度一般以比特（bits）来衡量。数字信号（Digital signal）是离散时间信号（discrete-time signal）的数字化表示，通常可由模拟信号（analog signal）获得。

模拟是一组随时间改变的数据，如某地方的温度变化，汽车在行驶过程中的速度，或电路中某节点的电压幅度等。有些模拟信号可以用数学函数来表示，其中时间是自变量而信号本身则作为应变量。离散时间信号是模拟信号的采样结果：离散

信号的取值只在某些固定的时间点有意义 （其他地方没有定义），而不像模拟信号那样在时间轴上具有连续不断的取值。

若离散时间信号在各个采样点（samples）上的取值只是原来模拟信号取值（可能需要无限长的数字来表示）的一个近似，那么我们就可以用有限字长（字长长度因应近似的精确程度而有所不同）来表示所有的采样点取值，这样的离散时间信号成为数字信号。将一组精确测量的数值用有限字长的数值来表示的过程称为量化（Quantization）。从概念上讲，数字信号是量化的离散时间信号，而离散时间信号则是已经采样的模拟信号。

随着电子技术的飞速发展，数字信号的应用也日益广泛。很多现代的媒体处理工具，尤其是需要和计算机相连的仪器都从原来的模拟信号表示方式改为使用数字信号表示方式。我们日常常见的例子包括手机、视频或音频播放器和数码相机等。

一般情况下，数字信号是以二进制数来表示的，因此信号的量化精度一般以比特（bits）来衡量。1数字信号的表示

电报发送的消息是数字信号。这些消息由26个英文字母，10个数字，逗号、句号等符号组成。它们可以用不同的电压来表示，例如用10v表示字母A, 9.5V表示字母B, 9V表示字母C等。不过，由于这种表示法易受噪声、电源起伏及其他干扰的影响而未能采用。在实际应用中，这些符号被编成一串点、划，或者1和0。符号0可以用0-0.8V之间的电压表示；符号1用2.0-5.0V之间的电压表示。每个符号所表示的准确电压值并不重要，关键是它要落在上述任意一个允许范围之内，否则就必须在0, 1之间做出选择而可能发生错误。在此情况下，可以发送错误信息，重传信号。在光盘上用凹痕来表示0和1，凹痕的前端和后端表示1,无变化则为0，一位数据大约占据1um的长度。这种表示法受噪声的影响较小，且易于实现。因此，实现时数字信号总是用0, 1编码，称做二进制数编码。

二进制数编码的方式有很多种，本节讨论最简单的一种，叫做符号数值编码。考虑如卜序列ai:

a0ala2a3a4a5

Sign bit 21202-12-22-3

每一个ai称做一个二进制位或比特，取值只能是1或者0。该序列有6位，最左边的是：符号位，ao =0代表正数，ao =1代表负数。剩下的5个比特代表该数的大小。例如，

110011←→（1x21 +0x20 +0x2-1 +1x2-2＋1x2-3)＝-2.375

和

001110←→0x21 +1x20 +1x2-1 +1x2-2＋0x2-3＝1.75

除符号位外最左边的位是最高有效位，而最右边的位是最低有效位。如果用10个比特表示一个数的小数部分，最低有效位表示为10-10=1/1024 = 0.0009765，即量化阶。

在实际中常见的信号是连续时间信号，要以数字化方式处理模拟信号，应先对模拟信号在时间上离散化以产生离散时间信号，然后对其幅度量化以产生数字信号。因此，在实际信号处理中，我们只处理数字信号。

然而对于数字信号的分析研究却很困难，因为量化并非线性的过程。为了简化讨论，以十进制数为例予以说明。假设每个数值都四舍五入为最近的整数（也就是量化阶为1)，则有

Q(2.6＋2.7)＝Q(5.3)＝5 # Q(2.6)＋Q(2.7)＝3＋3＝6

这里Q表量化。由于非线性的存在，数字信号的分析研究变得很复杂。然而，离散时间信号的研究就没有这种问题。因此，分析与设计时常将数字信号视为离散时间信号，而在实际处理与电路实现中，再将所有离散时间信号转换为数字信号。量化时，如果离散时间信号的幅度与量化电平不一致，那么就应采取截断或四舍五入的方式将它近似为某个量化电平，两种情形都会产生误差。这种误差称为量化误差。

通常，在数字信号处理中常对量化误差进行专题研究。但是，在采用很少的位数，比如4位或者8位的专用硬件中，量化误差的研究非常重要。在数字计算机和16位或者32位数字信号处理器中，量化误差很小，可以忽略不计。由于在电路实现时必须将离散时问信号转换为数字信一号，而在分析与设计过程中则将数字信号看成是离散时间信号，为方便起见，我们不加区别地使用数字信号与离散时间信号。

6.2数字技术与模拟技术的比较

数字技术越来越流行，而且在很多应用中取代了模拟技术。下面讨论一下其中的原因。

·数字技术受噪声和干扰的影响小。传输和处理模拟信号时，任何噪声和干扰都将会影响信号。数字信号由1和0编码，1和0代表不同范围的电压，因此小噪声、干扰和电压起伏不会影响信号的表示。因此数字技术受噪声和干扰的影响小。通过检错码和纠错码可以更进一步提高其可靠性。在光盘上，通过采用交叉纠错的Reed-Solomon码可以纠正2400位长的错误（相当于2mm的划痕）。然而所需要的比特数也是相当可观的。例如，原来需要192位表示的音频信号在光盘上需要588位表示。另一个例子就是将由太空船拍摄的火星图片传送至地球上的地面工作站。经过长达2亿公里的传输，接收信号电压为10-18？量级。如果采用模拟信号传输，接收信号会被噪声严重损坏而不可能重建图片。然而，火星图片已经成功采用数字信号传输到地球。

·数字技术的精度远高于模拟技术的精度。采用模拟显示，读数精度有限，大体上是满刻度的1%。而在数字显示中，只需增加位数就可以提高精度。在模拟系统中，很难做到使器件具有一相同的数值。例如，如果我们买10个1千欧姆电阻，很可能它们的阻值全都不同，而且没有一个是1千欧姆，甚至很简单‘的电压表在使用中也需要经常重新设置。而数字系统没有这个问题，它们可以被精确复制。

·数字信号的存储比模拟信号容易。必要时可以将数字信号无失真地存储在移位寄存器、内存、软盘和光盘中。提取这些数据只需要几微秒的时间。容易存储和易于读取是数字技术的重要特征。存储模拟信号惟一方便的方式就是把它们存在磁带或者胶片上。它们的提取不像数字技术那么方便。

·数字技术比模拟技术更加灵活通用。采用数字显示，易于对数字信号进行定格、放大和处理。通过设置参数可以很容易地改变数字系统。而改变模拟系统，则必须替换其电路器件。利用时分复用技术，数字系统可以处理很多数字信号。例如，如果数字信号的采样周期是0.05s,处理信号仅需0.005s，那么在剩下的0.045s数字系统处于空闲状态，可用于处理其他信号。其他这类例子有话音的数字传输。在电话线上，话音每秒钟采样 8000次，每个采样用8个三进制位编码。因此一路声音信号的传输需要64kbps的带宽。现有的电话线路可以每秒传送1544kbps的数据。因此一个电话线可以传输24路话音信号。如果采用光纤，传输的路数就会更多。

现在个人电脑得到广泛应用，电脑软件也是如此。这很大程度上加速了数字技术的推广。

从前面的讨论中不难看出，数字技术的发展突飞猛进。在很多应用中，数字技术几乎完全取代了模拟技术，比如模拟示波器和模拟计算机。

6.3数字信号处理的应用

DSP产生于二十世纪六七十年代，当时数字计算机刚问世。那时计算机很昂贵，DSP仅用于一些关键应用。在关系到国家安全的雷达和声纳等关键领域，在利润丰厚的石油勘探领域，在数据不能替代的太空探索中，在救死扶伤的医学影像领域，DSP都发挥了开拓性作用。一二十世纪八十年代到九十年代的个人计算机革命使DSP扩展到新的应用。DSP突然被商业市场，而不是被军事和政府所推动。那些认为自己能在快速扩张领域赚钱的人突然间变成了DSP销售商。DSP通过如下产品进入公众视线：移动电话，光盘播放器及电一子语音邮件。图6.1展示了其中的一些应用。

图6.1

观察这些应用，你会发现DSP是一门跨学科的、基于许多相邻领域的技术。如图

6.2所示，DSP和其他技术学科的界限并不清晰，也未被明确定义，而是模糊和重叠的。如果你想成为DSP领域的专家，相关领域的知识也需要学习。 1数字信号的表示

电报发送的消息是数字信号。这些消息由26个英文字母，10个数字，逗号、句号等符号组成。它们可以用不同的电压来表示，例如用10v表示字母A, 9.5V表示字母B, 9V表示字母C等。不过，由于这种表示法易受噪声、电源起伏及其他干扰的影响而未能采用。在实际应用中，这些符号被编成一串点、划，或者1和0。符号0可以用0-0.8V之间的电压表示；符号1用2.0-5.0V之间的电压表示。每个符号所表示的准确电压值并不重要，关键是它要落在上述任意一个允许范围之内，否则就必须在0, 1之间做出选择而可能发生错误。在此情况下，可以发送错误信息，重传信号。在光盘上用凹痕来表示0和1，凹痕的前端和后端表示1,无变化则为0，一位数据大约占据1um的长度。这种表示法受噪声的影响较小，且易于实现。因此，实现时数字信号总是用0, 1编码，称做二进制数编码。

二进制数编码的方式有很多种，本节讨论最简单的一种，叫做符号数值编码。考虑如卜序列ai:

a0ala2a3a4a5

Sign bit 21202-12-22-3

每一个ai称做一个二进制位或比特，取值只能是1或者0。该序列有6位，最左边的是：符号位，ao =0代表正数，ao =1代表负数。剩下的5个比特代表该数的大小。例如，

110011←→（1x21 +0x20 +0x2-1 +1x2-2＋1x2-3)＝-2.375

和

001110←→0x21 +1x20 +1x2-1 +1x2-2＋0x2-3＝1.75

除符号位外最左边的位是最高有效位，而最右边的位是最低有效位。如果用10个比特表示一个数的小数部分，最低有效位表示为10-10=1/1024 = 0.0009765，即量化阶。

在实际中常见的信号是连续时间信号，要以数字化方式处理模拟信号，应先对模拟信号在时间上离散化以产生离散时间信号，然后对其幅度量化以产生数字信号。因此，在实际信号处理中，我们只处理数字信号。

然而对于数字信号的分析研究却很困难，因为量化并非线性的过程。为了简化讨论，以十进制数为例予以说明。假设每个数值都四舍五入为最近的整数（也就是量化阶为1)，则有

Q(2.6＋2.7)＝Q(5.3)＝5 # Q(2.6)＋Q(2.7)＝3＋3＝6

这里Q表量化。由于非线性的存在，数字信号的分析研究变得很复杂。然而，离散时间信号的研究就没有这种问题。因此，分析与设计时常将数字信号视为离散时间信号，而在实际处理与电路实现中，再将所有离散时间信号转换为数字信号。量化时，如果离散时间信号的幅度与量化电平不一致，那么就应采取截断或四舍五入的方式将它近似为某个量化电平，两种情形都会产生误差。这种误差称为量化误差。

通常，在数字信号处理中常对量化误差进行专题研究。但是，在采用很少的位数，比如4位或者8位的专用硬件中，量化误差的研究非常重要。在数字计算机和16位或者32位数字信号处理器中，量化误差很小，可以忽略不计。由于在电路实现时必须将离散时问信号转换为数字信一号，而在分析与设计过程中则将数字信号看成是离散时间信号，为方便起见，我们不加区别地使用数字信号与离散时间信号。

6.2数字技术与模拟技术的比较

数字技术越来越流行，而且在很多应用中取代了模拟技术。下面讨论一下其中的原因。

·数字技术受噪声和干扰的影响小。传输和处理模拟信号时，任何噪声和干扰都将会影响信号。数字信号由1和0编码，1和0代表不同范围的电压，因此小噪声、干扰和电压起伏不会影响信号的表示。因此数字技术受噪声和干扰的影响小。通过检错码和纠错码可以更进一步提高其可靠性。在光盘上，通过采用交叉纠错的Reed-Solomon码可以纠正2400位长的错误（相当于2mm的划痕）。然而所需要的比特数也是相当可观的。例如，原来需要192位表示的音频信号在光盘上需要588位表示。另一个例子就是将由太空船拍摄的火星图片传送至地球上的地面工作站。经过长达2亿公里的传输，接收信号电压为10-18？量级。如果采用模拟信号传输，接收信号会被噪声严重损坏而不可能重建图片。然而，火星图片已经成功采用数字信号传输到地球。

·数字技术的精度远高于模拟技术的精度。采用模拟显示，读数精度有限，大体上是满刻度的1%。而在数字显示中，只需增加位数就可以提高精度。在模拟系统中，很难做到使器件具有一相同的数值。例如，如果我们买10个1千欧姆电阻，很可能它们的阻值全都不同，而且没有一个是1千欧姆，甚至很简单‘的电压表在使用中也需要经常重新设置。而数字系统没有这个问题，它们可以被精确复制。

·数字信号的存储比模拟信号容易。必要时可以将数字信号无失真地存储在移位寄存器、内存、软盘和光盘中。提取这些数据只需要几微秒的时间。容易存储和

易于读取是数字技术的重要特征。存储模拟信号惟一方便的方式就是把它们存在磁带或者胶片上。它们的提取不像数字技术那么方便。

·数字技术比模拟技术更加灵活通用。采用数字显示，易于对数字信号进行定格、放大和处理。通过设置参数可以很容易地改变数字系统。而改变模拟系统，则必须替换其电路器件。利用时分复用技术，数字系统可以处理很多数字信号。例如，如果数字信号的采样周期是0.05s,处理信号仅需0.005s，那么在剩下的0.045s数字系统处于空闲状态，可用于处理其他信号。其他这类例子有话音的数字传输。在电话线上，话音每秒钟采样 8000次，每个采样用8个三进制位编码。因此一路声音信号的传输需要64kbps的带宽。现有的电话线路可以每秒传送1544kbps的数据。因此一个电话线可以传输24路话音信号。如果采用光纤，传输的路数就会更多。

现在个人电脑得到广泛应用，电脑软件也是如此。这很大程度上加速了数字技术的推广。

从前面的讨论中不难看出，数字技术的发展突飞猛进。在很多应用中，数字技术几乎完全取代了模拟技术，比如模拟示波器和模拟计算机。

6.3数字信号处理的应用

DSP产生于二十世纪六七十年代，当时数字计算机刚问世。那时计算机很昂贵，DSP仅用于一些关键应用。在关系到国家安全的雷达和声纳等关键领域，在利润丰厚的石油勘探领域，在数据不能替代的太空探索中，在救死扶伤的医学影像领域，DSP都发挥了开拓性作用。一二十世纪八十年代到九十年代的个人计算机革命使DSP扩展到新的应用。DSP突然被商业市场，而不是被军事和政府所推动。那些认为自己能在快速扩张领域赚钱的人突然间变成了DSP销售商。DSP通过如下产品进入公众视线：移动电话，光盘播放器及电一子语音邮件。图6.1展示了其中的一些应用。

图6.1

观察这些应用，你会发现DSP是一门跨学科的、基于许多相邻领域的技术。如图

6.2所示，DSP和其他技术学科的界限并不清晰，也未被明确定义，而是模糊和重叠的。如果你想成为DSP领域的专家，相关领域的知识也需要学习。