信號是表示訊息的物理量，如電信號可以通過幅度、頻率、相位的變化來表示不同的訊息。這種電信號有模擬信號和數位訊號兩類。信號是運載訊息的工具，是訊息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。按照實際用途區分，信號包括電視信號、廣播信號、雷達信號，通信信號等；按照所具有的時間特性區分，則有確定性信號和隨機性信號等。
信號是運載訊息的工具，是訊息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。例如，古代人利用點燃烽火台而產生的滾滾狼煙，向遠方軍隊傳遞敵人入侵的訊息，這屬於光信號；當我們說話時，聲波傳遞到他人的耳朵，使他人了解我們的意圖，這屬於聲信號；
遨遊太空的各種無線電波、四通八達的電話網中的電流等，都可以用來向遠方表達各種訊息，這屬電信號。人們通過對光、聲、電信號進行接收，才知道對方要表達的訊息。
基本介紹
- 中文名：信號
- 外文名：Signal
- 套用學科：通信
- 特點：邊沿特性
分類,數字基帶信號,單極非歸,雙極非歸,單極歸,雙極歸,差分碼,鐵路信號,邊沿特性,
分類
對信號的分類方法很多，信號按數學關係、取值特徵、能量功率、處理分析、所具有的時間函式特性、取值是否為實數等，可以分為確定性信號和非確定性信號（又稱隨機信號）、連續信號和離散信號（即模擬信號和數位訊號）、能量信號和功率信號、時域信號和頻域信號、時限信號和頻限信號、實信號和覆信號等。
模擬信號和數位訊號
模擬信號是指信號波形模擬著信息的變化而變化，其主要特徵是幅度是連續的，可取無限多個值；而在時間上則可連續，也可不連續。如圖2所示。
數位訊號是指不僅在時間上是離散的，而且在幅度上也是離散的，只能取有限個數值的信號。如電報信號，脈衝編碼調製(PCM，Pulse Code Modulation)信號等都屬於數位訊號。二進制信號就是一種數位訊號，它是由“1”和“0”這兩位數字的不同的組合來表示不同的信息。
人們依據在通信系統中傳送的是模擬信號還是數位訊號，把通信系統分成模擬通信系統和數字通信系統。如果送入傳輸系統的是模擬信號，則這種通信方式為模擬通信。如今所使用的大多數電話和廣播、電視系統都是採用的模擬通信方式。
和模擬通信相比，數字通信雖然占用信道頻帶較寬，但它具有抗干擾能力強，無噪聲積累，便於存儲、處理和交換，保密性強，易於大規模集成，實現微型化等優點，正越來越得到廣泛的套用。
模擬信號和數位訊號之間可以相互轉換：模擬信號一般通過PCM脈碼調製(Pulse Code Modulation)方法量化為數位訊號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進制值，例如採用8位編碼可將模擬信號量化為2^8=256個量級，實用中常採取24位或30位編碼；數位訊號一般通過對載波進行移相(Phase Shift)的方法轉換為模擬信號。計算機、計算機區域網路與城域網中均使用二進制數位訊號，在計算機廣域網中實際傳送的則既有二進制數位訊號，也有由數位訊號轉換而得的模擬信號。但是更具套用發展前景的是數位訊號。
數字基帶信號
數位訊號在送到信道上進行傳輸前，應轉換成適合於信道傳輸的碼型。數字基帶信號是未經調製的電信號。下面介紹一些常用的二進制數字基帶信號的碼型。
單極非歸
如圖3(a)所示，在這種二元碼中，用正極性脈衝(也可用負極性脈衝)表示信息“1”，用低電平(常為零電平)表示“0”，在整個碼元期間電平保持不變。
雙極非歸
如圖3(b)所示，雙極性非歸零碼用正脈衝表示“1”，負脈衝表示“0”。在整個碼元TB期間電平也保持不變。
單極歸
如圖3(c)所示，這種碼與單極性非歸零碼的不同之處在於“1”碼的脈衝持續時間τ小於TB。
為脈衝占空比，常用的RZ碼占空比是50%。
雙極歸
如圖3(d)所示，它的占空比一般也是50%。
差分碼
差分碼不是用脈衝本身的取值來表示“1”碼或“0”碼，而是用前後脈衝極性的變化與否來表示碼元的值，即相鄰前後碼元電平變化表示“1”，不變表示“0”，當然也可以反過來。差分碼可以是單極性的，也可以是雙極性的。圖3(e)給出的是雙極性的差分碼。
極性交替反轉碼
如圖3(f)所示，零電平表示“0”；用正負交替的脈衝表示“1”。這種碼型沒有直流分量。
n階高密度雙極性(HDBn)碼
HDBn為連“0”抑制碼。當二進制序列中的連“0”不大於n時，其編碼方式和AMI碼相同。當連“0”碼超過n時，則以每n+1個連“0”為一組，分別代之以特定的碼組，從而使HDBn碼中的連“0”碼不會超過n個。
HDBn中套用得最廣泛的是HDB3，即三階高密度雙極性碼，如圖3(g)所示。當連“0”碼超過3個時，則以每4個連“0”碼為一組，分別代之以“000V”或“B'00V”，因此，碼中的連“0”碼不會超過3個。取代碼中V和B′都是傳號碼(即脈衝)，V為破壞點，破壞碼流中脈衝極性交替的原則，以便接收端識別。B′碼為非破壞點，它不破壞極性交替原則，只是為了保持正負脈衝平衡而附加的脈衝。
HDB3碼的取代原則如下：
(a) 原來代碼中的“1”碼(稱為信碼，用B表示)與V碼需各自始終保持極性交替的變化規律，以確保碼元序列無直流成分。
(b) V碼必須與前一個B碼同極性，以便和正常的AMI碼區別開來。如果這個條件滿足，就用“000V”代替該4連“0”組；如果不滿足，則用“B'00V”代替，B′和V同極性。此時B碼和B′碼合起來要保持條件a中信碼極性交替的規律。
表1給出了HDB3碼編碼的例子。
在接收端解碼時，發現有兩個相鄰的同極碼，那么後一個就是V碼，把V碼和其前面三位碼全部變成“0”。這樣，就可以恢復原來的代碼流了。
AMI和HDB3的碼型已由CCITT(現為ITU-T)建議在脈衝編碼調製系統中作為接口碼型。
鐵路信號
信號是指示列車運行及調車作業的命令，有關行車人員必須嚴格執行。
鐵路信號分為視覺信號和聽覺信號。
視覺信號又分晝間、夜間及晝夜通用信號。
視覺信號的基本顏色：
紅色——停車；
黃色——注意或減低速度；
綠色——按規定速度運行。
聽覺信號：號角、口笛、響墩發出的音響和機車、軌道車的鳴笛聲。
按停車信號的顯示意義可分為絕對信號和非絕對信號（亦稱容許信號）兩種。絕對信號是指當顯示停止運行的信號時，列車、調車必須無條件遵守的信號顯示。進站、出站、進路和通過信號機的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時，均視為停車信號。接近信號機的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時，均視為進站信號機為關閉狀態。裝有容許信號的通過信號機，顯示停車信號時，準許鐵路局規定停車後起動困難的貨物列車，在該信號機前不停車，以最高不超過20 km/h，運行到次一通過信號機，按其顯示的要求運行。
