1.3 通信系统的基本模型

通信系统的组成可由图l.1高度抽象概括，按照系统特性（无线通信和有线通信）与信号特点（模拟信号通信、数字信号通信和数据信号通信）的不同，有不同的组成方式，为了进一步了解它们，下面分别加以论述。

1.模拟通信系统

把信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。模拟通信系统可分为模拟信号的基带通信系统和模拟信号的频带通信系统。

（1）模拟信号的基带通信系统

模拟信号的基带通信系统一般是有线通信系统，系统的组成（通常也称为模型）可由一般通信系统模型略加改变而成，如图l.5所示。

对于模拟信号的基带通信系统，各部分的作用如下：

① 在发送端，信息源把连续消息（模拟信号）变换成电信号（基带信号）。

② 通过对基带信号的滤波、放大、变换和反变换等处理，使其能可靠地在给定的信道上传输。

③ 信源输出的电信号由于频谱分量较低，一般在有线系统信道中传输，因此通信距离受到限制。

④ 在接收端，把电信号恢复成最初的连续消息给受信者。

（2）模拟信号的频带通信系统

模拟信号的频带通信系统一般是无线通信系统，个别情况下也会出现有线通信系统，这里以无线通信系统为主介绍。

模拟信号的频带通信系统是在模拟基带通信系统基础上，增加调制/解调器完成，其组成如图l.6所示。经过调制后的信号通常称为已调信号。已调信号有三个基本特性：一是携带有消息，二是适合在无线信道和频分复用信道中传输，三是具有较高频率成分。在通信系统里的滤波、放大、天线辐射与接收、控制等过程，对信号传输而言，不起决定作用，即信号没有发生质的变化，所以这些过程可认为都是理想的，而不去讨论它，把重点放在调制/解调器部分。

（3）模拟通信网

模拟通信网是一个由分布在各地的许多模拟信息源和模拟信号传输信道或者模拟交换设备等所构成的网络，主要的任务是完成多点通信。

模拟通信网一般是有线通信系统，个别情况下也会出现无线通信系统，现在应用较少，例如早期的纵横制有线电话交换系统。

模拟通信网的关键技术有空分复用、频分复用、时分复用等。

2.数字通信系统

把信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统，数字通信系统可进一步细分为数字频带通信系统、数字基带通信系统、模拟信号数字化通信系统等。

（1）数字基带通信系统

数字基带通信系统一般也是有线通信系统，和模拟信号的基带通信系统组成主要区别有两点：

① 信息源为数字信号。

② 接收端多了一个同步抽样判决电路，如图1.7所示。

（2）数字频带通信系统

数字频带通信系统一般是无线通信系统，个别情况下也会出现有线通信系统，这里以无线通信为主介绍。

按照模拟通信系统模型的画法，如果也只画出最主要的部件，可以得到如图l.8所示的方框图。

① 信源编码与译码器：希望信源编码越短越好，即数据压缩，这样可以降低数字信号的数码率。

② 信道编码与译码：数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错，信道编码的目的就是提高通信抗干扰能力，尽可能地控制差错。

③ 加密器和解密器：一般在军事通信和特殊的行业通信中需要进行加密。加密器和解密器的位置可前可后，例如加密器可以在信道编码之前，也可以在信道编码之后。

④ 调制与解调：调制是把各种数字信息转换成适于信道传输的调制信号波形，解调是把收到的信号转换成原始数字信息。数字调制技术包括幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、连续相位调制（CPM），以及它们的各种组合。

另外对于一个实际的数字通信系统来讲，其中有的方框可能不需要，例如不用保密时，加密器和解密器就不要了，又如不要抗干扰的信道编码时，信道编码器和信道译码器就不要了。

此外，数字通信系统中必不可少的是同步系统，由于它和很多部件结合在一起，无法单独画出，因此图1.8中并没有画出同步系统。

（3）模拟信号的数字通信系统

模拟信号的数字通信系统，是先把模拟信号转换为数字信号，然后按照数字信号传输的方法传输，接收端再把数字信号转换为模拟信号。因此这种传输系统的模型与图1.8 类似，发送端只要把信息源看做模拟信号源，信源编码器看做模/数转换器即可，而接收端只要把信源译码看做数/模转换器即可。模/数转换在这里的主要任务是完成模拟信号的信源压缩编码。图1.9 是一个模拟信号数字传输系统的模型，主要是强调它与数字通信系统的区别和联系，这样在讨论模拟信号的数字传输时只要讨论它的特殊部分即可。

3.数据通信系统与数据通信网

（1）数据通信系统

数据通信系统既有线通信系统，也有无线通信系统，这里以有线通信为主介绍。数据通信系统的具体组成可以各异，其组成部分如图1.10所示。

数据终端设备（DTE）在整个通信系统中的作用是将发送数据变换为二进制信号输出，或把接收到的二进制信号转换为数据送给用户。数据终端设备是装在用户处，由用户使用操作的设备，它主要包括计算机、打印机、电传机、智能仪表、传真机、数字电话机等。

数据电路终接设备（DCE）是数据信道和数据终端设备（DTE）的接口设备，它的主要作用是把终端送来的数字信号变成更适合数据信道传输的信号形式，常用的调制器（modem）就是一种数据电路终接设备。

信道是指数据传输的通路或媒体，它有多种形式。信道可以是直达的线路，也可以是通过数据交换设备然后到达各个用户。

（2）数据通信网

数据通信网是一个由分布在各地的许多数据终端设备、数据交换设备和数据传输链路所构成的网络，如图1.11所示，在网络协议支持下，实现数据终端间的数据传输和交换。

数据通信网是一个复杂的系统，一般主干网以有线通信系统为主，既有无线通信终端，也有有线通信终端。

数据通信网可以从网络拓扑结构和传输技术两个角度来划分。按网络拓扑结构不同分，数据通信网可分为网状网、星状网、树状网和环状网；按传输技术分类，数据通信网可分为交换网和总线（广播）网。

为了充分利用通信资源和增加总的数据通信量，可以采用多路技术，使多用户能够固定分配通信资源，采用多址技术可以远程或动态变化地共享通信资源。基本的方法有频分、时分、码分、空分和极化波分，另外数据通信网除位同步、载波同步、帧同步外，还有网同步和数字复接等问题。