1.通信系统模型
通信系统是指完成通信过程的全部设备和传输介质。经过抽象和概括,一般可通过如下图所示模型表示。
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信源是消息的来源,它产生消息。信源可以是发出消息的人,也可以是产生消息的设备,如摄像机,计算机等。信源可分为两类:离散信源和连续(模拟)信源。离散信源产生离散消息,连续(模拟)信源产生连续(模拟)消息。
发送设备的功能是将消息转换为适合在信道中传输的信号,以提高消息传输的效率和可靠性。
信道是信号传输的通道,在此是指将信号由发送设备传输到接收设备的媒介。信道的传输特性对通信质量有直接影响。
在通信系统中,噪声来源很多,它分布在系统各处,为了分析方便,一般将系统所存的噪声折合到信道中,集中用噪声源表示。
接收设备的功能与发送设备相反,完成解调、解码等任务,将信号转换为消息。由于接到的信号经过信道传输,不可避免地会受到信道和噪声的影响,引起信号的畸变和失真。因此,接收设备的信号处理过程是很复杂的,它要根据不同的传输信道和传输信号设计对策。
信宿是消息传输的对象,即消息的归宿。它的作用与信源相反,把接收到的信号还原成需要的消息形式。一般信宿还原的消息形式与信源产生的消息形式相同。信宿和信源一样可以是人,也可以是设备。
根据所传输的是模拟信号还是数字信号,通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。
2.模拟通信系统模型
传输模拟信号的通信系统是模拟通信系统。对于模拟通信系统,图1.1可具体化为图1.2。
![](https://img.haomeiwen.com/i9404564/899d3a020d2bfdb6.png)
在模拟通信系统中,发送设备可简化为调制器,接收设备可简化为解调器,以强调调制在模拟通信系统中的重要作用。调制在通信系统中主要是用来变换信号,以适合信道传输。
从消息变换过米的原始信号称为基带信号(或低通信号),其特点是频谱由零频附近开始延伸到某个通常小于几兆赫的有限值。在某些通信系统中(如市话系统、计算机局域网等),基带信号可以直接传输,称为基带传输。但大量的通信系统需要调制,将基带信号变换为更适合于信道传输的形式。例如无线通信系统中,基带信号必须变换到射频波段才进行有效的传翰。即使在有线信道,有时也需经过调制使信号频率利信道的有效传输频带相适应。调制对通信系统是至关重要的,调制方式在很大程度上能决定系统可能达到的性能。
调制是把基带信号加到载波上去的过程,载波可以是连线变化的正弦波,也可以是脉冲序列。原来的基带信号称为调制信号,调制以后的信号称为已调信号。解调就是把已调信号还原为调制信号的过程,即从已调信号中取出基带信号的过程。
【基带信号,很多信源输出的信号,含有丰富的低频成分,即它的频谱在低频附近,这些信号可统称基带信号。频带信号,将基带信号从低频段调到高频段后的信号,即已调信号,或已调波。】
从原则上讲,调制和解调对信号的变换起着决定性的作用,它们是保证通信质量的关键。至于其他处理过程都可以看作是理想的,可将它们合并到信道中去考虑。
3.数字通信系统模型
传输数字信号的通信系统是数字通信系统。对于数字通信系统,图1.1可具体化为图1.3。
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图1.3中信源编码是用来提高传输的有效性而对信号采取的处理功能。信源编码后的信号仍然是基带信号。有时通信需要保密,编码后的信号可进行加密处理。在此,数字加密归并到了信源编码中。
信道噪声会对传输的数字信号产生影响,从而引起差错。为了控制这种差错,有时对信源编码后的信号按照某种规则再附加上若干位码元,形成新的数字信号,使其内部码元间满足一定的规则,一旦信号传输受到破坏,接收端就会按照一定的规则自动检查出错误或者自动纠正错误,这称为差错控制。这种编码称为信道编码。信道编码是一种为了提高传输可靠的差错控制编码。
所谓编码,是指在数字通信系统里,为了某种目的而对数字信号进行的变换。一般来说信源编码是用来压缩原始信号的信息冗余量,使信号传输的有效性得到提高;而信道编码则是通过适当增加信号传输的冗余信息,以换取传输可靠性的提高。进行编码的设备译码器。
收端译码器的功能是将接收的编码信号恢复成编码前的信号。
应当指出,实际数字通信系统不一定包括图1.3中的所有环节,如基带传输系统就不包括调制与解调环节。至于采用哪些环节,取决于系统的实际需要。此外,在数字通信中同步系统是不可缺少的。但因它的位置往往不是固定的,因此图1.3中没有画出。
最后还应指,虽然前面提供的是通信系统的简化模型,但是它们却能决定系统的通信质量。
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