Ein Signal, wie verwiesen, auf in Nachrichtensystemen, Signalverarbeitung und Elektrotechnik "ist eine Funktion, die Information über das Verhalten oder die Attribute von einem Phänomen befördert". In der physischen Welt, jede Menge-Ausstellen-Schwankung rechtzeitig oder Schwankung im Raum (wie ein Image) ist potenziell ein Signal, das Auskunft über den Status eines physischen Systems geben, oder eine Nachricht zwischen Beobachtern unter anderen Möglichkeiten befördern könnte. Die IEEE Transaktionen auf der Signalverarbeitung behandeln den Begriff "Signal" wie folgt ausführlich:

:: "Der Begriff 'Signal', schließt unter anderen, Audio-, Video-, Rede, Image, Kommunikation, geophysikalisch, Echolot, Radar, medizinische und musikalische Signale ein."

Andere Beispiele von Signalen sind die Produktion eines Thermoelements, das Temperaturinformation und die Produktion eines PH-Meters befördert, der Säure-Information befördert. Gewöhnlich werden Signale häufig durch einen Sensor zur Verfügung gestellt, und häufig wird die ursprüngliche Form eines Signals zu einer anderen Form der Energie mit einem Wandler umgewandelt. Zum Beispiel wandelt ein Mikrofon ein akustisches Signal zu einer Stromspannungswellenform um, und ein Sprecher tut die Rückseite.

Die formelle Studie des Informationsinhalts von Signalen ist das Feld der Informationstheorie. Die Information in einem Signal wird gewöhnlich durch das Geräusch begleitet. Der Begriff Geräusch bedeutet gewöhnlich eine unerwünschte zufällige Störung, aber wird häufig erweitert, um unerwünschte Signale einzuschließen, die das gewünschte Signal (wie crosstalk) kollidieren. Die Verhinderung des Geräusches wird teilweise unter dem Kopfstück der Signalintegrität bedeckt. Die Trennung von gewünschten Signalen von einem Hintergrund ist das Feld der Signalwiederherstellung, deren ein Zweig Bewertungstheorie ist, ein probabilistic nähert sich dem Unterdrücken zufälliger Störungen.

Technikdisziplinen wie Elektrotechnik sind im Design, der Studie und der Durchführung von Systemen vorangegangen, die Übertragung, Lagerung und Manipulation der Information einschließen. In der letzten Hälfte des 20. Jahrhunderts hat sich Elektrotechnik selbst in mehrere Disziplinen getrennt, sich auf das Design und die Analyse von Systemen spezialisierend, die physische Signale manipulieren; elektronische Technik und Computertechnik als Beispiele; während sich Designtechnik entwickelt hat, um sich mit funktionellem Design von Schnittstellen der Mann-Maschine zu befassen.

Signalverarbeitung

Eine typische Rolle für Signale ist in der Signalverarbeitung. Ein allgemeines Beispiel ist Signalübertragung zwischen verschiedenen Positionen. Die Verkörperung eines Signals in der elektrischen Form wird durch einen Wandler gemacht, der das Signal von dass seine ursprüngliche Form zu einer Wellenform ausgedrückt als ein Strom (I) oder eine Stromspannung (V), oder eine elektromagnetische Wellenform, zum Beispiel, ein optisches Signal oder Radioübertragung umwandelt. Einmal ausgedrückt als ein elektronisches Signal ist das Signal für die weitere Verarbeitung durch elektrische Geräte wie elektronische Verstärker und elektronische Filter verfügbar, und kann einem abgelegenen Standort durch elektronische Sender übersandt werden und hat verwendende elektronische Empfänger erhalten.

Einige Definitionen

Zu Teilfeldern spezifische Definitionen sind üblich. Zum Beispiel, in der Informationstheorie, ist ein Signal eine kodifizierte Nachricht, d. h. die Folge von Staaten in einem Nachrichtenkanal, der eine Nachricht verschlüsselt.

Im Zusammenhang der Signalverarbeitung werden willkürliche binäre Datenströme als Signale, aber nur Analogon und Digitalsignale nicht betrachtet, die Darstellungen von analogen physischen Mengen sind.

In einem Nachrichtensystem verschlüsselt ein Sender eine Nachricht in ein Signal, das zu einem Empfänger durch den Kommunikationskanal getragen wird. Zum Beispiel hatten die Wörter "Mary ein kleines Lamm" könnte die in ein Telefon gesprochene Nachricht sein. Der Telefonsender wandelt die Töne in ein elektrisches Stromspannungssignal um. Das Signal wird dem Empfang-Telefon durch Leitungen übersandt; und am Empfänger wird es in Töne wiederumgewandelt.

In Telefonnetzen bezieht sich Nachrichtenübermittlung, zum Beispiel Nachrichtenübermittlung des allgemeinen Kanals, auf die Telefonnummer und andere Digitalsteuerinformation aber nicht das wirkliche Stimmensignal.

Signale können auf verschiedene Weisen kategorisiert werden. Die allgemeinste Unterscheidung ist zwischen getrennten und dauernden Räumen, dass die Funktionen, zum Beispiel getrennte und dauernde Zeitabschnitte definiert werden. Signale der diskreten Zeit werden häufig Zeitreihe in anderen Feldern genannt. Dauernd-malige Signale werden häufig dauernde Signale genannt, selbst wenn die Signalfunktionen nicht dauernd sind; ein Beispiel ist ein Rechteckwelle-Signal.

Eine zweite wichtige Unterscheidung ist zwischen getrennt geschätztem und dauernd geschätztem. Digitalsignale werden manchmal, wie getrennt geschätzt, sequencies gemessener Werte definiert, die können oder aus keinem zu Grunde liegenden dauernd geschätzten physischen Prozess abgeleitet werden können. In anderen Zusammenhängen werden Digitalsignale als die dauernd-maligen Wellenform-Signale in einem Digitalsystem definiert, einen Bit-Strom vertretend. Im ersten Fall wird ein Signal, das mittels einer Digitalmodulationsmethode erzeugt wird, wie umgewandelt, zu einem analogen Signal betrachtet, während es als ein Digitalsignal in der zweiten Case.signal-Übertragungsinformation betrachtet wird

Diskrete Zeit und dauernd-malige Signale

Wenn für ein Signal die Mengen nur auf einem getrennten Satz von Zeiten definiert werden, nennen wir es ein Signal der diskreten Zeit. Eine einfache Quelle für ein Signal der diskreten Zeit ist die Stichprobenerhebung eines dauernden Signals, dem Signal durch eine Folge seiner Werte in Momenten der bestimmten Zeit näher kommend.

Eine diskrete Zeit echt (oder Komplex) Signal kann als eine Funktion von (eine Teilmenge) der Satz von ganzen Zahlen (der Index gesehen werden, der Zeitmomente etikettiert) zum Satz von echten (oder Komplex) Zahlen (die Funktionswerte in jenen Momenten).

Ein dauernd-maliger echter (oder Komplex) Signal ist irgendwelcher reellwertig (oder Komplex-geschätzt) Funktion, die in jedem Mal t in einem Zwischenraum, meistens ein unendlicher Zwischenraum definiert wird.

Analogon und Digitalsignale

Weniger formell als die theoretischen Unterscheidungen, die oben erwähnt sind, sind zwei Haupttypen von Signalen gestoßen in der Praxis Analogon und digital. Die Zahl zeigt ein Digitalsignal, das sich aus dem Approximieren einem analogen Signal durch seine Werte in Momenten der bestimmten Zeit ergibt. Digitalsignale sind getrennt und, wie definiert, unten gequantelt, während analoge Signale kein Eigentum besitzen.

Discretization

Eine der grundsätzlichen Unterscheidungen zwischen verschiedenen Typen von Signalen ist zwischen der dauernden und diskreten Zeit. In der mathematischen Abstraktion ist das Gebiet eines Signals des dauernd-malig (CT) der Satz von reellen Zahlen (oder ein Zwischenraum davon), wohingegen das Gebiet eines Signals der diskreten Zeit (DT) der Satz von ganzen Zahlen (oder ein Zwischenraum) ist. Was diese ganzen Zahlen vertreten, hängt von der Natur des Signals ab.

DT Signale entstehen häufig über die Stichprobenerhebung von CT-Signalen, zum Beispiel, einer ständig schwankenden Stromspannung auf einer Linie, die durch einen Konverter-Stromkreis des Analogons-zu-digital digitalisiert werden kann, worin der Stromkreis den Spannungspegel auf der Linie, sagen wir, alle 50 Mikrosekunden lesen wird. Der resultierende Strom von Zahlen wird als Digitaldaten auf einem Signal der diskreten Zeit versorgt. Computer und andere Digitalgeräte werden auf die diskrete Zeit eingeschränkt.

Quantization

Wenn ein Signal als eine Folge von Zahlen vertreten werden soll, ist es unmöglich, willkürlich hohe Präzision aufrechtzuerhalten - jede Zahl in der Folge muss eine begrenzte Zahl von Ziffern haben. Infolgedessen werden die Werte solch eines Signals eingeschränkt, um einem begrenzten Satz zu gehören; mit anderen Worten wird es gequantelt.

Beispiele von Signalen

Signale in der Natur können zu elektronischen Signalen durch verschiedene Sensoren umgewandelt werden. Einige Beispiele sind:

• Bewegung. Wie man betrachten kann, ist die Bewegung eines Gegenstands ein Signal, und kann durch verschiedene Sensoren kontrolliert werden, um elektrische Signale zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel kann Radar ein elektromagnetisches Signal für die folgende Flugzeugsbewegung zur Verfügung stellen. Ein Bewegungssignal ist (Zeit) eindimensional, und die Reihe ist allgemein dreidimensional. Position ist so ein 3-Vektoren-Signal; Position und Orientierung eines starren Körpers sind ein 6-Vektoren-Signal. Orientierungssignale können mit einem Gyroskop erzeugt werden.
• Ton. Da ein Ton ein Vibrieren eines Mediums ist (wie Luft), vereinigt ein Tonsignal einen Druck-Wert zu jedem Wert der Zeit und drei Raumkoordinaten. Ein Tonsignal wird zu einem elektrischen Signal durch ein Mikrofon umgewandelt, ein Stromspannungssignal als ein Analogon des Tonsignals erzeugend, das Tonsignal für die weitere Signalverarbeitung bereitstellend. Tonsignale können an einem getrennten Satz von Zeitpunkten probiert werden; zum Beispiel enthalten CDs (CDs) getrennte Signale, die Ton vertreten, der an 44,100 Proben pro Sekunde registriert ist; jede Probe enthält Daten für einen linken und richtigen Kanal, der, wie man betrachten kann, ein 2-Vektoren-Signal ist (da CDs im Stereo registriert werden). Die CD-Verschlüsselung wird zu einem elektrischen Signal durch das Lesen der Information mit einem Laser, das Umwandeln des Tonsignals zu einem optischen Signal umgewandelt.
• Images. Ein Bild oder Image bestehen aus einer Helligkeit oder Farbensignal, einer Funktion einer zweidimensionalen Position. Das Äußere des Gegenstands wird als ein ausgestrahlter präsentiert oder hat elektromagnetische Welle, eine Form des elektronischen Signals widerspiegelt. Es kann zur Stromspannung oder den aktuellen Wellenformen mit Geräten wie der ladungsgekoppelte Halbleiterbaustein umgewandelt werden. Ein 2. Image kann ein dauerndes Raumgebiet, als in einer traditionellen Fotographie oder Malerei haben; oder das Image kann discretized im Raum sein, weil in einem Raster Digitalimage gescannt hat. Farbenimages werden normalerweise als eine Kombination von Images in drei primären Farben vertreten, so dass das Signal mit der Dimension drei Vektor-geschätzt wird.
• Videos. Ein Videosignal ist eine Folge von Images. Ein Punkt in einem Video wird durch seine zweidimensionale Position und zu dieser Zeit identifiziert, an dem er vorkommt, so hat ein Videosignal ein dreidimensionales Gebiet. Analoges Video hat eine dauernde Bereichsdimension (über eine Ansehen-Linie) und zwei getrennte Dimensionen (Rahmen und Linie).
• Biologische Membranenpotenziale. Der Wert des Signals ist ein elektrisches Potenzial ("Stromspannung"). Das Gebiet ist schwieriger zu gründen. Einige Zellen oder organelles haben dasselbe Membranenpotenzial überall; Neurone haben allgemein verschiedene Potenziale an verschiedenen Punkten. Diese Signale haben sehr niedrige Energien, aber sind genug, um Nervensysteme arbeiten zu lassen; sie können in der Anhäufung durch die Techniken von electrophysiology gemessen werden.

Wärmegewicht

Ein anderes wichtiges Eigentum eines Signals (wirklich, einer statistisch definierten Klasse von Signalen) ist sein Wärmegewicht oder Informationsinhalt.

Siehe auch

• Impuls-Funktion
• Geben Sie Geräusch Zeichen
• Signal zum Geräuschverhältnis
• Signal, das in einer Prozession geht
• Digitalsignal, das in einer Prozession geht
• Image, das in einer Prozession geht
• Digitalimage, das in einer Prozession geht

Allgemeine Verweisungen

• Hsu, die Theorie von P. H. Schaum und Probleme: Signale und Systeme, McGraw-Hügel 1995, internationale Standardbuchnummer 0-07-030641-9
• Lathi, B.P. Signalverarbeitung & Geradlinige Systeme, Presse des Berkeley-Cambridges, 1998, internationale Standardbuchnummer 00941413357
• Shannon, C. E., 2005 [1948], "Hat eine Mathematische Theorie der Kommunikation," (korrigierter Nachdruck), am 15. Dez 2005 zugegriffen. Orig. 1948, Glockensystemfachzeitschrift, vol. 27, Seiten 379-423, 623-656.