图2 从模拟信号到数字信号的方框图
1、量化
量化就是将信号可能具有的整个幅度范围进行分层（或分级），每一层就是一个标准电平，叫做量化电平，如图3中各水平线所示。为了简单起见，图3中只取了8个量化电平，分别为0、1、2、3、4、5、6、7。相邻量化电平之间的差距叫做量化级距或量化间隔，级距等于总的信号幅度的1/8。图3中还画出了信号和它的编号为1、2、3、4、5等五个取样值，其实际取样值分别为1.6、4.4、6.4、5.8、3.6。我们现在传送的不是这些实际取样值，而是8个量化电平中分别与实际取样值最接近的那几个数值，即2、4、6、6、4等5个数值。这里采取了近似的办法，与算术运算中的四舍五入近似法相同。
图3 信号的量化
显然，图3中如圆圈所示的量化值只是各个真实取样值的近似值，其间存在着的误差叫量化误差。不难看出，最大量化误差为量化级距的一半，即量大误差为总的信号幅度的1/16。量化误差具有随机的性质，因为传送的量化值与各实际取样值之间的差值完全是不可预测的。量化误差的不断出现就形成了一种干扰噪声，叫做量化噪声。为了减小量化噪声，需要增加量化电平的数目，亦即减小量化间隔。但是，量化电平取得越多，用来传送它们的不同脉冲电码组就需要越多，因而对每组电码所包含的脉冲个数也需要越多。这就要求提高传输速度或者说需要增加频带宽度。因此，应当选择恰当的量化级数，不能过大，也不要过小。例如，选取128个量化电平，需要7位二进制电码来表示每一个量化电平（27=128）。
由于最大量化误差总是量化间隔的一半，因此对于小信号来说，信号与量化噪声之比就要大于大信号情况的信号与量化噪声之比，这对小信号是不利的。为了克服这个缺点，可以采用非均匀量化，即在小信号情况，把电平取得密一些（或者说量化间隔取得小一些），而在大信号情况，把量化间隔取得大一些。相应地，在接收机中则应当进行扩展，以恢复原来信号的比例。
2、编码
编码是将每一个量化电平用一个整数来代表，一组量化电平与一组整数一一对应。这样，就把信号波形变成为与各个取样时刻对应的一组数字，即把信号波形数字化了。这些数字可用二进制来表示，相应地可以用二进制电码来传送。所谓二进制电码，就是一组一组的电脉冲，每个脉冲只有两个电平（对于单向脉冲是0和1，对于双向脉冲是+1和-1），不同排列组合的各组脉冲就可以代表二进制表示的不同整数数字。例如，用3位二进制电码表示8个量化电平。每个脉冲位置对应于1位二进制数字，叫做1个比特。3个一组的脉冲表示一个数值，叫做三比特电码。很显然，由于脉冲有两种可能状态，3个脉冲形成的不同排列组合应该有23=8种，4个脉冲形成的不同排列组合应该有24=16种，N个脉冲形成的不同排列组合应该有2N种。这就是说，用N个脉种构成的一组电码（即N比特电码）可以表示2N个不同的数值。
除二进制电码外，也可以用两个以上的多电平脉冲来进行编码。每个脉冲可能取的电平数目为M，就叫做M进制电码。在M进制电码中，若每组有N个脉冲，则可以用它们表示MN个不同的量化值。这是因为，每个脉冲振幅有M种可能值，因此N个脉冲可以有MN种不同的排列组合。
3、二次数字调制
上述由模拟信号到数字信号是一次调制，得到的是数字基带信号，可采用专用数字电视设备通过电缆或光缆传输。为了在一定的可靠性和质量要求条件下，节省功率和提高频带利用率，需要将数字基带信号再进行二次数字调制以实现多路信号复用，然后将二次数字调制信号上变频到有线电视频段。
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二次数字调制是用数字基带信号去调制射频正弦振荡的参数（振幅、频率或相位），因此，二次调制有调幅、调频和调相3种形式，包括振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、最小频移键控（MSK）、移相键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）、X进制残留边带调制（VSB）等多种调制方式。PSK又分2PSK、QPSK、8PSK；QAM又分4QAM、16QAM、64QAM、256QAM几种。调制方式不同，数字系统的有效性（频带利用率）和可靠性（比特差错率）不同，因此选择何种数字调制方式是非常重要的。
正交幅度调制、移相键控、残留边带调制常常用于数字电视，它们具有极高的频谱利用率，是在一个标准电视频道中传输多路数字电视的主要调制方式。
4、数字信号的优点
（1）在远距离传送时，各个中继站能够完整地将所收到的数字信号再生出来，从根本上消除了传输过程中的噪声和干扰。各中继站重新发出来的都是没有噪声的信号（当然量化噪声总是存在的）。这就是说，在各中继站之间，信号传输过程中所混入的干扰就不会积累起来。
（2）调制和解调电路都是数字电路，很适合于利用集成电路的逻辑设计，因此可靠性和稳定性都很高。
（3）数字信号便于存储。
（4）可以减少消息信号不必要的重复，进行数字压缩。
（5）合适的编码可以减少噪声和干扰的影响。每增加一个比特就将信号与量化噪声之比（功率比）提高6分贝，这就是说，信号频带宽度的加宽能提高信噪比。
五、数字系统方框图
数字系统方框图如图4所示。在发送端，调制信号m（t）加至压缩器，压缩幅度较大的信号，以保证对于大小不同的信号具有相差不多的信号/量化噪声比。取样电路将压缩器处理后的调制信号进行取样，然后与经过同样处理（即压缩和取样）的其它信道信号一起加至复用器，形成时分多路信号。量化和编码这两种作用是由模——数转换器来完成的，它将各信道的取样信号进行量化，并将每一量化后的取样用一组二进制电码来传送。信道转换开头将各路电码以串联方式传送至信道中，直接经光缆、电缆传送，或者进行二次调制，对正弦载波调制以后经发射机发送出去。
图4 数字系统方框图
在接收端，可能是直接从光缆、电缆得到各路信号以串联方式传送过来的二进制电码，也可能是由接收机收到的某一种已调波。在后一种情况下，经解调后即可得到二进制电码。二进制电码进入量化器后，去掉传输过程中混入的噪声和干扰，并重新形成比较纯净的二进制电码。分配器将各路二进制电码分开以并联方式传送到解码器中。解码器就是一个数——模转发器，它将各组电码转换成相应的有一定高度的脉冲。因此，各路信号分别对应于一路调幅脉冲，各路调幅脉冲是时分复用在一起的。分路器将各路调幅脉冲分开来，分别传送到各信道的取样保持放大的电路中，使每个脉冲的高度在一个取样周期内得以保持，于是将调幅脉冲变成阶梯波，它是发送端经预处理后的调制信号的近似波形。低通滤波器将量化噪声滤去，将阶梯波还原成连续信号，它仍然是发送端被预处理后的调制近似波形。扩展器去掉由于发送端的压缩器人为造成的调制信号的失真，于是就得到最后的输出信号m′（t），它是最初的调制信号m（t）的近似。
如果用光缆传输，由于电发射端机多数输出的是有正负极性的双极性码，这种码型不宜驱动光发射机。光发射机是光强度调制，需要单极性脉冲驱动。因此，在电发射端机和光发射机之间需要加入双极性到单极性码型接口。
现在，已有专用数字电视传输系统面市，可通过光缆传输非压缩电视、32路立体声，如果配置其他设备，也能够传输MPEG-2多路压缩电视信号。该系统可选一次群E1（2Mb）和三次群E3（34Mb）接口板传输数据和电话，它还可与SDH网络相衔接，使数据、有线电视，通信三网合一。
六、数字系统性能参数
1、传送速率
二进制数字出现的频率即是单位时间内传送的二进制数字的位数，叫做传送速率。传送速率用来衡量数字系统的效率，有码元速率和信息速率两种表示法。
（1）码元速率 又叫做符号速率、数码率、键控速率，指每秒传送的码元个数，单位为“波特”（Baud），以Ds表示。当数字信号用二进制表示时，称为二进制码元速率；当数字信号用多进制表示时，称为M进制码元速率。
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