MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲
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1.3 通信系统的分类

通信系统的分类方法很多,既可以按用途来分,也可以按传输信号的特征来分,还可以按工作方式来分。本节仅对图1-1所示的通信系统模型所引出的分类方法进行讨论。

1.3.1 按信源分类

按照信源发出消息的物理特征不同可分为电话、电报、数据和图像等通信系统。其中电话通信目前最发达,其他通信常借助于公共电话通信系统传递信息。如电报通信一般采用公共电话系统中的一个话路或从话路中的一部分频带进行传送;电视信号或图像信号可使用多个话路合并为一个信道进行传送。

1.3.2 按传输媒介分类

通信系统模型中的信道是指传输信息的媒介或信号的通道。按传输媒介分类,通信系统可分为有线(包括光纤)和无线两大类。表1-1列出了常用的媒介及其用途。

表1-1 常用传输媒介及其用途

由表1-1中的信道可构成相应的通信系统。有线信道常用的是对称电缆、同轴电缆和光缆,由此可构成电缆通信系统和光纤通信系统。目前国际和我国长途通信系统中主要采用的是光纤通信系统,而电缆通信系统大都用在本地通信系统中。无线信道按照所使用的频段和通信手段可分为短波通信系统、微波中继通信系统、移动通信系统和卫星通信系统。

1.3.3 按传输信号的特征分类

根据传输信号的特征,通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两大类。

(1)模拟通信系统

在模拟通信系统中传输的是模拟信号。如图1-2所示的是模拟通信系统的基本组成。在图中用调制器取代图1-1中的发送变换器,用解调器取代了图1-1中的接收变换器。这里的调制器和解调器对信号的变换起着决定性的作用,直接关系着通信质量的优劣。

图1-2 模拟通信系统的基本组成图

(2)数字通信系统

在数字通信系统中传输的是数字信号。数字通信系统的基本组成如图1-3所示。数字通信系统除了包括调制器和解调器外,还包括信源编码器、信道编码器、信道译码器、信源译码器和同步系统等。

图1-3 数字通信系统的基本组成图

数字通信系统的组成主要有以下几个部分:

● 信源编码器

信源编码器的主要作用是提高数字信号传输的有效性。如果信息源是数据处理设备,还要进行并/串变换,以便进行数据传输。通常的数字加密也可归并到信源编码中。接收端的信源译码是信源编码的逆变换。

● 信道编码器

信道编码器主要是为了提高数字信号传输的可靠性。由于传输信道内噪声的存在和信道特性不理想造成的码元间干扰,通信系统很容易产生传输差错,而信道的线性畸变所造成的码间干扰可通过均衡办法基本消除,因此信道中的噪声是导致传输差错的主要原因。减小这种差错的基本做法是在信码组中按一定规则附加上若干个监视码元(或称冗余度码元),使原来不相关的数字信息序列变为相关的新序列,然后在接收端根据这种相关的规律性来检测或纠正接收序列码组中的误码,提高可靠性,因此信道编码器又称为差错控制编码器。接收端的信道译码器是信道编码器的逆过程。

● 同步系统

同步系统用于建立通信系统收、发相对一致的时间关系。只有这样,接收端才能确定每位码的起止时间,并确定接收码组与发送码组的正确对应关系,否则接收端无法恢复发端的信息。因此同步是数字通信系统正常工作的前提,通信系统能否有效地、可靠地工作,很大程度上依赖于同步系统性能的好坏。同步可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步四大类。

对于模拟通信系统中的时分多路脉冲调制系统、图像(电视)传输系统和采用相干解调的连续波调制系统也同样存在同步问题。

模拟通信系统与数字通信系统各有特点,但从总体上看,数字通信系统与模拟通信系统相比,具有以下优点:

● 抗干扰能力强,数字通信系统可通过再生中继器消除噪声积累;

● 可采用差错控制技术,从而提高数字信号传输的可靠性;

● 便于进行各种数字信号处理,如计算机存储和处理,使数字通信和计算机技术相结合而组成综合化、智能化的数字通信网;

● 数字通信系统可使传输与交换相结合,电话、数据和图像传输相结合,有利于实现综合业务数字网;

● 数字通信系统的器件和设备易于实现集成化、微型化。

然而数字通信系统也存在占用频带宽的缺点,但近年来卫星通信和光纤通信等宽带通信系统日趋发展成熟,为数字通信系统提供了足够宽的频带,因而相比之下,此缺点就不显得突出了。