模拟数据

什么是模拟数据

模拟数据是指用连续变化的物理量表示的信息。模拟数据分布于自然界的各个角落，如每天温度的变化。

模拟数据的模拟信号调制

模拟数据以模拟信号传输时可以直接在模拟信道上传输，但是，出于天线尺寸和抗干扰等诸多问题的考虑，一般也需要进行调制，其输出信号是一种带有输入数据的、频率极高的模拟信号。其调制技术有三种：调幅、调频和调相，其中最常用的是调幅和调频，如调频广播。

(1)幅度调制

幅度调制是指载波的幅度会随着原始模拟数据的幅度变化而变化的技术。载波的幅度会在整个调制过程中变化，而载波的频率是相同的。

(2)频率调制

频率调制是一种使高频载波的频率随着原始模拟数据的幅度变化而变化的技术。载波的频率会在整个调制过程中波动，而载波的幅度是相同的。

模拟数据的数字信号编码

由于数字信号传输具有失真小、误码率低、价格低和传输速率高等特点，所以常把模拟数据转换为数字信号来传输。将模拟数据转换为数字信号最常见的方法是脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation)技术，它包括3个步骤：采样、量化和编码，如图1-1所示。

图1-1 脉冲编码调制过程

PCM的理论基础是奈奎斯特(Nyquist)采样定理：若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带宽的两倍，则采样值便可包含原始信号的全部信息，可以从这些采样中重新构造出原始信号。例如，标准的电话信号的最高频率为3.4KHz，采样频率常取8KHz。

①采样。根据采样频率，隔一定的时间间隔采集模拟信号的值，得到一系列模拟值。

②量化。将采样得到的模拟值按一定的量化级(图1-1例采用8级)进行“取整”，得到一系列离散值。

③编码。将量化后的离散值数字化，得到一系列二进制值；然后将二进制值进行编码，得到数字信号。

经过上面的处理过程，原来的模拟信号经PCM编码后得到如图1-1所示的系列二进制数据。

模拟数据与数字数据

模拟数据的特点足在某时段内其数值是连续的，如语音。当人说话时，会在空气中形成模拟形式的声波。通过麦克风接收后，转换为模拟信号或者再进行采样转换为数字信号。数字数据的特点是其数值是离散的，如文字形式中的字符、汉字等，其巾最典型例子是以0和1形式存储在计算机中的数据。