信号

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信号(Signal)

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信号的概念

  信号是信息的载体,通常是以某种物理量表现出来的。通信技术不同,采用的传输信号形式就不同。信号的特性:信号必须是可变化、可观测和可实现的某种物理量。

信号的分类[1]

  和其他物理量类似,信号的表现形式很多,通常按以下几种方法分类。

  1)按信号形式分类

  按照信号形式的不同,可将信号分为电信号和光信号。电信号是指以电压电流、电磁波等为载体的信号。光信号是指利用光线的强弱变化和有光无光作为载体的信号。

  光波实际上也是一种电磁波,因此,我们在研究通信技术时,就以电信号为研究对象,所得结论同样适用于光通信。故除非专门说明,本教材中所用到的信号均指电信号。

  2)按调制方式分类

  按照信号是否经过凋制,将信号分为基带信号和频带信号。

  基带信号:信号频谱未经搬移的基本频带信号,即直接携带信息、能够直接传输的信号。

  频带信号:信号频谱经过搬移的信号,即经过调制的信号。也就是说,将有用信号调制到另一载波上的信号。

  基带信号由于信号未经调制,可以直接发送和接收;而频带信号在发送端将基带信号调制到载波上,使得载波的某一参量随传输信号的变化而变化,接收端则要对其接收的信号进行解调,以便从载波信号中恢复出原始信号。

  3)按传输方式分类

  按照信号传输时采用的介质不同,可以分为有线信号和无线信号。有线信号:在有线信道上传输的信号。无线信号:在无线信道上传输的信号。通常由于采用的传输信道不同,对信号的处理和转换方法也就不同。

  4)按信号特点分类

  依据信号变化是否有周期性可将信号分为周期信号和非周期信号。周期信号:按照一定周期重复出现的信号。可用f(t)=f(t+nT)表示周期为了的信号,如正弦信号。非周期信号:不满足周期信号特征的所有信号称为非周期信号。

  5)按信号变化分类

  依据信号变化是否具有规律性,可将信号分为确定信号和随机信号。确定信号:信号某些参量具有一定规律性,按照其规律可以预测信号的变化,如正弦信号。随机信号:信号变化是随机的,没有任何规律,如语音信号。当然,从严格意义上讲,我们要传输的信号都是随机信号,否则,传输信号就没有意义了。

  6)按信号特征分类

  依据信号幅值是否连续,可将信号分为模拟信号和数宇信号。

  信号波形特征可用两个物理量来表示,即时间和幅值。

  模拟信号:幅值连续的信号。幅值连续是指在某一取值范围内,信号可以取无限多个值。另一参量是时间,我们将时间连续的信号称为连续信号,如图(a)所示。将时间不连续但幅值仍连续的信号称为离散信号。由于离散信号的幅值仍然连续,因此,离散信号仍然属于模拟信号。如图(b)所示的PAM(Pulse Amplitude Modulation)信号也是模拟信号。

  Image:模拟信号和数字信号.jpg

  数字信号:幅值不连续且只能取有限个值的信号。如图(c)所示的二进制信号和图(d)所示的四进制信号都属于数字信号。

  简而言之,数字信号与模拟信号是根据信号幅值是否连续来区分的,虽然两者有明显的区别,但在一定条件下可以相互转换,如我们以前学过的A/D、D/A转换。

  虽然信号分类方法较多,信号种类也较多,但在研究数据通信时,通常采用将信号分为模拟信号和数字信号的分类方法。

参考文献

  1. 雷思孝,冯育长,徐英丽,张三红.高等学校电子信息类规划教材 计算机数据通信.西安电子科技大学出版社,2006年12月第1版.
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