一、什么是数据与信号
1.引入：存储在计算机系统中和传输在计算机网络的信息可以被分为两类：数据和信号。这两个是任何计算机网络的两个基本元素
2.两者的联系
- 数据是计算机系统传达意思的实体
- 信号是数据的传输方式
- 如果我们把数据从网络的一端传输到网络的另一端，无论是使用物理线路还是无线线路，数据都会被转换成信号
2.数据和信号都被分为模拟或数字形式，因此两者有4种组成方式
- 使用数字信号传输数字数据
- 使用数字信号传输模拟数据
- 使用模拟信号传输数字数据
- 使用模拟信号传输模拟数据
二、数据
1.概念：数据是指一些基于发送方和接收方共同商定的规则或者惯例而传输的有意义的信息。例如：文本、图像、音视频等
2.分类：
- 根据上面的介绍，数据分为：模拟数据和数字数据
3.模拟数据
- 概念：模拟数据是在某个区间内产生的连续值。例如：声音和视频等...
- 使用传感器从真实世界手机的数据就是连续值，或者称作本质模拟
4.数字数据
- 概念：与模拟数据相反，数字数据就是一些离散值。例如：文本和字符串等...
三、信号
1.概念：信号是数据的电子或电磁编码方式，用于传输数据
2.分类
- 根据上面的介绍，数据分为：模拟信号和数字信号
- 传输系统：用来发送信号的系统
3.模拟信号
- 概念：模拟指物理量是连续变化而不是离散变化的。物理现象通常涉及到模拟信号：温度、速度、位置、压力、海拔等..
- 特点：一个信号是模拟的意味着该信号在时间和幅度上都是连续的
- 宽带系统：传输模拟信号的系统就被称为宽带系统
4.数字信号
- 概念：数字信号由各种不同形式的比特信息构成。
- 特点：形式可通过多种方式产生，每种方式都产生一个特定的代码。现代数字计算机以二进制的形式存储和处理各种信息
- 基带系统：传输数字信号的系统就被称为基带系统
四、数据转换为信号
引入：通常情况下，数字信号传输数字数据，模拟信号传输模拟数据
- 当然，我们也可以用数字信号传输模拟数据，或者用模拟信号传输数字数据。这取决于使用的传输设备和信号必经的环境
五、一些相关术语
1.数据编码
- 概念：文本字符或符号与它们对应的二进制形式的集合就被称为数据编码
- 引入：文本数据是一个在发送方和接收方之间传输的常见数据形式。这些信息以字符序列的形式被传输。为了区别这些字符，每一个字符都用唯一的二进制0/1序列表示
- 几个重要编码：ASCII、Unicode
2.频率
- 概念：频率是指在单位时间内经过某个固定位置的波的个数
- 单位：赫兹（Hz）
- 例如：一个波经过的时间为1/2秒，那么频率就是每秒2个
3.比特率
(1)引入：两个重要术语
- 比特率(代替频率)：是指每秒钟比特间隔的数目。意味着比特率是一秒钟发送的比特数
- 比特间隔(代替周期）：是指发送单个比特所需的时间
(2)单位：比特每秒(bps)
(3)数据速率：是一个与比特持续时间(或比特时间)相关的函数R。单位：比特每秒(b/s，bit/s)
- R=1/比特时间
- 速率也被称为信道信量C
4.波特率
- 概念：是指每秒钟传输的码源符号的个数
- 应用：波特率是与调制解调器、数字电视以及其他技术设备相关的技术术语。也被称为码元速率或调制速率。表示了数据的传输速率
- 单位：码元每秒或脉冲每秒
- 公式：波特率=总波特率/每码元的比特数
- 比较：通过上式可知，在每个码元的比特数相同的前提下，更高的波特率意味着传输更多的数据。例如：同样是每个码元占用4个比特位，使用4800波特调制解调器的系统传输的数据就比使用9600波特调制解调器的系统传输的要少
- 波特：缩写为Bd
5.衰减
- 概念：衰减(也称损失)：表示信号强度减小的常用术语。
- 任何类型的信号(不论是模拟还是数字)，都会发生衰减。衰减通常发生在远距离传输信号的时候
6.信噪比(S/N)
- 概念：是指信号中的音频信号与噪声的比例。值越大，规格越好
- 信噪比在许多元件中很常见：例如扩音器、CD/DVD播放器、磁带机等...就是嘶嘶声
- 表示：信号的量与噪声的量的比值。单位：分贝(dB)
- 公式定义：信号功率(signal)与噪声(noise)功率之比。
S/N=P(signal)/P(noise)=μ/σ
- μ：信号平均值或期望值
- σ：噪声的标准值