Цифровий сигнал

Цифрови́й сигна́л — дискретний сигнал з певним значенням інформативного параметра, яке визначається у цифровій формі. Цифрові сигнали є цифровим зображенням дискретного сигналу, який часто видобувається шляхом квантування аналогового сигналу.

Оцифрований аналоговий сигнал

В комп'ютерах та інших цифрових системах, цифровий сигнал є хвилею, що переключається між двома рівнями напруги (0 та 1). У більшості комп'ютерних програм цифровий сигнал зображається у вигляді двійкових чисел і тому точність квантизації вимірюється у бітах. Так, наприклад, 4-бітова система забезпечить підтримку 24 = 16 дискретних значень, 7-бітова — 27 = 128, 16-бітова — 216 = 65536 дискретних значень і т. д.

Цифрові технології отримали широке розповсюдження у 1990-ті роки і включають у себе різноманітні медіа пристрої. Сучасні телекомунікації та побутова електроніка працює майже виключно на цифрових технологіях.

Визначення

Термін цифровий сигнал має відповідні значення в різних контекстах.

В цифровій електроніці
Цифровий сигнал у формі п'яти-рівневої імпульсно-амплітудної модуляції

В цифровій електроніці цифровий сигнал це послідовність імпульсів (сигнал в імпульсно-амплітудній модуляції), тобто. послідовність електричних імпульсів квадратної форми із фіксованою довжиною, кожен з яких може займати один із рівнів амплітуди, яких можлива дискретна кількість.[1][2] Особливим випадком є логічний сигнал або двійковий сигнал, який змінюється між високим і низьким рівнем сигналу.

В обробці сигналів
В обробці сигналів, цифровий сигнал це абстракція, яка є дискретною за часом і амплітудою, що означає, що вона існує лише в певні моменти часу.

В цифровій обробці сигналів, цифровий сигнал подається дискретизованим і квантованим фізичним сигналом. Цифровий сигнал є абстрацією, яка дискретна у часі і амплітуді. Значення сигналу існує лише в регулярних часових інтервалах, оскільки лише в ці квантовані моменти часу значення відповідного фізичного сигналу є важливими для подальшої цифрової обробки. Цифровий сигнал це послідовність кодів отриманих із кінцевого набору значень.[3] Цифровий сигнал може зберігатися, оброблюватися чи передаватися фізично як сигнал імпульсно-кодової модуляції (ІКМ).

У зв'язку
Частотна маніпуляція (англ. frequency shift keying, FSK) сигналу кодує дані за допомогою чередування між двома формами хвилі сигналу, і дозволяє передачу у межах пропускної смуги.
Біполярний цифровий сигнал використовується у передачі в основній частотній смузі (кодування лінії)

У цифровому передаванні даних, цифровий сигнал представлений неперервним у часі фізичним сигналом a, що чергується між дискретною кількістю форм хвилі,[4] і представляє бітовий потік. Форма хвилі сигналу залежить від схеми передачі, яка може бути або схемою кодування; або схемою модуляції. Така модульована носієм синусова хвиля вважається цифровим сигналом у літературі із цифрового зв'язку і передавання даних,[5], але в електроніці і комп'ютерних мережах розглядається як перетворений у аналоговий сигнал бітовий потік.[6]

У системах зв'язку, як правило присутні джерела перешкод, які вносять шум у сигнал, що часто є суттєвою проблемою. Ефект інтерференції, як правило, зводять до мінімуму за допомогою фільтрації зашумлених сигналів, наскільки це можливо, а також використовують надмірність інформації. Основною перевагою цифрових сигналів в системах зв'язку завадостійкість при дії шуму, і можливість в багатьох випадках використовувати стиснення даних, як наприклад із радіо та відео данимиa, що дозволяє значно зменшити необхідну пропускну здатність засобів комунікації.

Переваги цифрового сигналу

Перевагами цифрового сигналу над аналоговими є[7]. :

  • більша захищеність від дії шумів, наводок і перешкод;
  • невеликі відхилення від дозволених значень ніяк не викривляє цифровий сигнал, так як завжди існують зони допустимих відхилень;
  • дозволяє складнішу і багатоступеневу обробку
  • більш довге зберігання без втрат
  • якісніша передача
  • цифрові пристрої легше проектувати, відлагоджувати. Їхня поведінка більш точно прогнозується та розраховується.

Недоліки цифрового сигналу

Цифровий сигнал[7] передає інформацію кількома (переважно двома) своїми рівнями і зміною цих рівнів, а аналоговий більш ємний, оскільки несе інформацію кожним поточним своїм значенням. Крім того, цифровий сигнал потребує перебування в певному рівні деякий період часу, інакше його неможливо буде розпізнати. Тому цифрові пристрої працюють повільніше за аналогові і швидкість передачі та обробки інформації аналоговими пристроями завжди може бути більша.

Посилання
  1. B. SOMANATHAN NAIR, Digital electronics and logic design 2002: "Цифрові сигнали це імпульси фіксованої ширини, які приймають лише один із двох рівнів амплітуди."
  2. Joseph Migga Kizza, Computer Network Security 2005
  3. Vinod Kumar Khanna, Digital Signal Processing, 2009: Цифровий сигнал це особлива форма сигналу у дискретному часі, який є дискретним у часі та амплітуді, для передачі якого кожному значенню (кванту) сигналу у дискретному часі дозволяється приймати скінченну множину значень (квантування), яким присвоюється числовий символ відповідно до кодування ... Цифровий сигнал це послідовність або список чисел, що складають скінченну множину.
  4. Analogue and Digital Communication Techniques: "A digital signal is a complex waveform and can be defined as a discrete waveform having a finite set of levels"
  5. J.S.Chitode, Communication Systems, 2008: "Коли цифровий сигнал передається на довгу відстань, необхідно застосовувати CW модуляцію."
  6. Fred Halsall, Computer Networking and the Internet: "Для того, щоб передати цифровий сигнал по аналоговій абонентській лінії, необхідно використовувати модульовану передачу; що є електричним сигналом, який передає двійковий бітовий потік початкового (цифрового) виходу, який спершу необхідно перетворити у аналоговий сигнал сумісний із (телефонним) голосовим сигналом."
  7. Лекція 1: Базові поняття цифрової електроніки Архівовано 28 квітня 2012 у Wayback Machine.// Intuit.ru (рос.)

Див. також
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.