书城科普读物科学我知道——Why通讯
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第26章 数字信号有什么作用?

数字信号与模拟信号有什么不同?

在模拟信号之后,出现了一种新的信号形式,这就是数字信号。利用数字信号进行通信是20世纪70年代在数字技术的基础上发展起来的新型通信方式。与以前的模拟信号通信不同,这种通信方式把需要传送的原始信号(文字、语言、图像等调制成所谓数字信号来传输。数字信号是一种间断的脉冲信号,它不像模拟信号那样是一条绵延起伏的波动线,而是一种由一系列同样高度的矩形组成的折线。它只表示两种状态:要么有,要么无——有矩形的地方表示“有”,用数字“1”代表;没有矩形的地方表示“无”,用数字“0”表示。

从原始信号转换到数字信号一般要经过抽样、量化和编码这样三个过程。抽样是指每隔一小段时间,取原始信号的一个值。间隔时间越短,单位时间内取的样值也越多,这样取出的一组样值也就越接近原来的信号。抽样以后要进行量化,正如我们常常把成绩90分以上归为优,75~90分归为良,60~75分归为及格一样,量化就是把取出的各种各样的样值仅用我们指定的若干个值来表示。在上面的“分数量化”中,我们就是把60~100分中的各个成绩仅用“优”、“良”、“及格”这三个值来表示。最后就是编码,把量化后的值分编成仅由“0”和“1”这两个数字组成的序列,由脉冲信号发生器生成相应的数字信号。这样就可以用数字信号进行传送了。

在上面的转换过程中,我们似乎损失了一些信息:我们不是取原始信号的全部值,而是隔一段时间取一个样值;在量化时又把这些样值归为指定的若干个值,就好像做了四舍五入的近似一样。但是这些损失是很值得的,因为最后形成的数字信号抗干扰能力特别强,何况我们一般都把时间间隔定得非常短,量化时指定的值又取得足够多而且很密集。数字信号只有两种状态:“1”和“0”。如果它受到了干扰,使得我们在某时收到了一个“0.9”,那么我们就有几乎绝对的把握认为原来的信号应该是“1”,于是予以恢复。除非干扰特别强,把原来的信号变成“0.5”左右。但我们考虑的干扰毕竟是偶然的、随机的,这种情况一般不会大量发生。如果大量发生,破坏了一段信号,那就得考虑是否设备出了故障或有人有意破坏了。

数字信号抗干扰能力强的特点,使得它不但可用于通信技术,而且还可以用于信息处理技术。目前时髦的高保真音响、高清晰度电视机、VCD激光放映机,都采用了数字信号处理技术。

此外,数字信号还有以下一些优点。

我们现在使用的电子计算机是数字式计算机,我们处理的信号本来就是数字信号。在通信上使用了数字信号,就可以很方便地将计算机与通信结合起来,将计算机处理信息的优势用于通信事业。如电话通信中的程控数字交换机,就是采用了计算机来代替接线员的工作,不仅接通线路又准确又迅速,而且占地小,效率高,省去了不少人工和设备,使电话通信产生了一个质的飞跃。

数字信号还便于存储,现在流行的CD唱盘和VCD视盘,都是用数字信号来存储音乐和影视信息的。

数字通信还可以兼容电话、电报、数据和图像等多种类型信息的传送,能在同一条线路上传送电话、有线电视、计算机等多种信息。此外,数字信号便于加密和纠错,具有较强的保密性和可靠性。

为适应信息时代大容量信息的传输,需要建立高可靠性、大容量、智能化、综合化的通信网络系统,而数字通信的出现,才使这一目标化为现实。

综合服务数字通信网具有哪些功能?

20世纪80年代,一种既能适应未来各种通信需要,又可用来实现电话、电报、数据通信、传真、可视电话等各种通信业务的一体化通信网——综合服务数字通信网诞生了,它标志着数字通信在现代通信中已占据了主要地位。综合服务数字通信网具有如下综合功能:

语音通信——普通电话、可视电话、移动电话。

图文信息传输——用户电报、智能用户电报、传真、电子保密。

新闻传媒——电子报纸、电子刊物。

信息检索——数据库、信息库、存储、计算、簿记。

信息处理——编辑、文件处理、翻译。

电子账户——购物、付费。

娱乐——游戏、竞赛、电影、图像、音乐。

教育——单向传授、双向教学。

医疗护理——简单诊断、远程诊断。

其他——民意测验、选举、监视、远程读表、遥测、遥感、遥控等。

这种综合服务通信网具有速度快、用途广、功能全等特点,是传统的通信网所无法比拟的,它已成为当今通信系统向信息化、智能化、综合化发展的必然趋势。不少国家已经着手建立综合服务数字通信网。