通訊系統/模擬與數字

通訊系統

如今，關於“模擬”和“數字”等流行語有很多討論。當然，有興趣建立新的通訊系統的工程師應該瞭解它們之間的區別。哪一種更好，模擬還是數字？它們有什麼區別？每種技術的優缺點是什麼？本章將探討這些問題的答案。

它們是什麼？

模擬訊號到底是什麼，數字訊號又是什麼？

模擬: 模擬訊號在時間和值上都是連續的。模擬訊號在許多系統中被使用，儘管隨著廉價數字訊號的出現，模擬訊號的使用已經減少。所有自然訊號本質上都是模擬訊號，或者模擬訊號是在 Y 軸上的幅度隨 X 軸上的時間變化的訊號……

數字: 數字訊號在時間和值上都是離散的。數字訊號是由二進位制數字“1”或“0”表示的訊號。1 和 0 值可以對應於不同的離散電壓值，任何不完全符合該方案的訊號都將被四捨五入。

或者數字訊號是在 Y 軸上具有特定或固定值隨 X 軸上的時間變化的訊號……

數字訊號是代表連續時間訊號的取樣、量化和編碼版本。此外，一些技術還使訊號經過加密，以使系統對通道更加容忍。

每種模式都有自己的優點和問題。

模擬: 模擬系統對噪聲的容忍度較低，充分利用頻寬，並且易於進行數學運算。但是，模擬訊號需要硬體接收機和發射機，這些接收機和發射機要專門設計以完美匹配特定的傳輸。
數字: 數字訊號對噪聲的容忍度更高，但數字訊號在存在過多噪聲的情況下可能會完全損壞。在數字訊號中，噪聲會導致 1 被解釋為 0，反之亦然，這會導致接收到的資料與原始資料不同。想象一下，如果軍隊透過數字方式嚮導彈傳輸位置座標，並且接收到了一個錯誤的位。這個單個位的錯誤會導致導彈偏離目標數英里。幸運的是，有一些系統可以防止這種情況發生，例如校驗和和 CRC，它們告訴接收方何時位被損壞，並要求傳送方重新發送資料。數字訊號的主要優點是它們可以透過簡單、標準化的接收機和發射機進行處理，並且訊號隨後可以在軟體中處理（與更改軟體相比，這相對便宜）。

離散資料具有一組固定的可能值。
數字資料是一種離散資料型別，其中固定值可以是 1 或 0。
模擬資料可以取任何實數值。

從模擬資料轉換為數字資料的過程稱為“取樣”。從數字訊號重新建立模擬訊號的過程稱為“重建”。本書不會深入探討這兩個主題，儘管其他有關 EE 主題的書籍可能會涉及，例如 A 級物理學 (高階物理學)/數字化。