6.1.1 数字信号的产生
然数字信号具有处理上的优势，但在现实生活中它并不存在，人的感觉器官只能感受到模拟信号。数字信号都是由模拟信号转化而来的，经过数字处理后，还需要转化成模拟信号才能被人所感受到。因此，二者之间的相互转化是数字信号处理领域永远存在的课题。
1. 模拟信号和数字信号
模拟信号的信号波形随着信息的变化而变化，如图7-1所示的信号称为模拟信号，其特点是幅度连续（连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值）。图7-1(a)所示的信号是模拟信号，其信号波形在时间上也是连续的，因此它又是连续信号。图7-1(b)所示的信号是对图(a)所示的模拟信号按一定的时间间隔 抽样后的抽样信号，由于其波形在时间上是离散的，它又叫离散信号，但此信号的幅度仍然是连续的，所以仍然是模拟信号。电话、传真、电视信号都是模拟信号。
图6-1不同类型信号的波形示意图
数字信号的波形如图7-2所示，其特点是幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的。图6-2(a)是二进码，每一个码元只取两个幅值 。图(b)是四进码，每个码元取四个幅值（3，1，-1，-3）中的一个。从中可以看出，幅度也离散的离散信号就是数字信号。
(a) 二进码 (b) 四进码
图6-2数字信号
2. 信号的数字化过程
信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。量化是用有限个幅度值来近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的且有一定间隔的离散值。编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输。在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。上述数字化的过程又称为脉冲编码调制。
6.1.2 采样定理
模拟信号转化成离散信号且无失真时，采样必须满足著名的奈奎斯特采样定理。采样定理说明了一个问题，即当对时域模拟信号采样时，应以多大的采样周期（或称采样时间间隔）采样，才不至于丢失原始信号的信息，或者说，可由采样信号无失真地恢复出原始信号。
[奈奎斯特采样定理]：在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率
大于信号最高频率
的2倍，即
，则采样之后的数字信号完整地保留了原始模拟信号中的有效信息；如果，则采样后会发生频谱混叠现象。
采样定理说明：如果
，就不发生频混现象，因此对采样脉冲序列的间隔
须加以限制，即采样频率
必须大于或等于信号
中的最高频率
的两倍，即
。因此得到结论为，为了保证采样后的信号能真实地保留原始模拟信号的信息，采样信号的频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。
需要注意的是，在对信号进行采样时，满足了采样定理，只能保证不发生频率混叠，或者说只能保证对信号的频谱作逆傅立叶变换时，可以完全变换为原时域采样信号 ，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原模拟信号 。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到5倍。
6.1.3 数字系统的主要性能指标
信道传输速率
信道的传输速率通常是以每秒所传输的信息量多少来衡量。信息论中定义信源发生信息量的度量单位是“比特”（bit）。一个二进制码元所含的信息量是一个“比特”，所以信息传输速率的单位是比特/秒（bit/s）。例如一个数字通信系统，它每秒传输600个二进制码元，它的信息传输速率是600比特/秒（600bit/s）。
2．符号传输速率
它是指单位时间（秒）内传输的码元数目，其单位为波特。这里的码元可以是二进制的，也可以是多进制的。符号传输速率 和信息传输速率 的关系为 。当码元为二进制时 为2；码元为四进制时 为4。如果符号速率为600波特，在二进制时，信息传输速率为600比特/秒，在四进制时为1200比特/秒。
3．误码率
信码在传输过程中，由于信道不理想以及噪声的干扰，以致在接收端判决再生后的码元可能出现错误，这种现象就叫误码。误码的多少一般是用误码率来衡量的，误码率是数字通信系统中单位时间内错误码元数与发送总码元数之比。误码越多，误码率越大。
