理论教育 通信系统的分类和原理介绍

通信系统的分类和原理介绍

时间:2023-05-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:在模拟通信系统中,将划分的可用频段分配给各个信息而共用一个传输媒质,称为频分多路复用。前者称为模拟微波接力通信系统,后者称为数字微波接力通信系统。

通信系统的分类和原理介绍

通信系统按所用传输媒介的不同可分为两类:(1)利用金属导体为传输媒介,如常用的通信线缆等,这种通信系统称为有线通信系统;(2)利用无线电波在大气、空间、水或岩、土等传输媒介中传播进行通信,这种通信系统称为无线通信系统。光通信系统也有“有线”和“无线”之分,它们所用的传输媒介分别为光学纤维和大气、空间或水。

按通信业务(即所传输的信息种类)的不同,通信系统可分为电话、电报、传真、数据通信系统等。在时间上是连续变化的信号,称为模拟信号(如电话);在时间上离散,其幅度取值也离散的信号称为数字信号(如电报)。模拟信号通过模拟-数字变换(包括采样、量化和编码过程)可变成数字信号。通信系统中传输的基带信号为模拟信号时,这种通信系统称为模拟通信系统;传输的基带信号为数字信号的通信系统称为数字通信系统。

通信系统都是在有噪声的环境下工作的。设计模拟通信系统时采用最小均方差准则,即收端输出的信号噪声比最大。设计数字通信系统时,采用最小错误概率准则,即根据所选用的传输媒介和噪声的统计特性,选用最佳调制体制,设计最佳信号和最佳接收机。

1.模拟通信系统

模拟通信是指在信道上把模拟信号从信源传送到信宿的一种通信方式。由于导体中存在电阻,信号直接传输的距离不能太远,解决的方法是通过载波传输模拟信号。载波是指被调制以传输信号的波形,通常为高频振荡的正弦波。把模拟信号调制在载波上传输,则可比直接传输远得多。一般要求载波的频率远远高于调制信号的带宽,否则会发生混叠,使传输信号失真。

模拟通信系统通常由信源、调制器、信道、解调器、信宿及噪声源组成。

模拟通信的优点是直观且容易实现,但其保密性差,抗干扰能力弱。模拟通信系统中在信道上传输的信号频谱比较窄,可通过多路复用提高信道的利用率。

2.数字通信系统

数字通信是指在信道上把数字信号从信源传送到信宿的一种通信方式。与模拟通信相比,其优点是抗干扰能力强,没有噪声积累;可以进行远距离传输并能保证质量;能适应各种通信业务要求,便于实现综合处理;传输的二进制数字信号能直接被计算机接收和处理;便于采用大规模集成电路实现,通信设备易于集成化;容易进行加密处理,安全性更容易得到保证。模拟信号与数字信号如图7.3所示。

图7.3 模拟信号与数字信号

(a)模拟信息;(b)数字信号

3.多路通信系统

为了充分利用通信信道、扩大通信容量和降低通信费用,很多通信系统采用多路复用方式,即在同一传输途径上同时传输多个信息。多路复用分为频分多路复用、时分多路复用和码分多路复用。在模拟通信系统中,将划分的可用频段分配给各个信息而共用一个传输媒质,称为频分多路复用。在数字通信系统中,分配给每个信息一个时隙(短暂的时间段),各路信号依次轮流占用时隙,称为时分多路复用。码分多路复用则是在发端使各路输入信号分别与正交码波形发生器产生的某个码列波形相乘,然后相加而得到多路信号。完成多路复用功能的设备称为多路复用终端设备。多路通信系统由末端设备、终端设备、发送设备、接收设备和传输媒介等组成,如图7.4所示。

4.有线通信系统

有线通信系统是用于长距离电话通信的载波通信系统,是频分多路复用通信系统,由载波电话终端设备、增音机、传输线路和附属设备等组成。其中,载波电话终端设备是把音频信号或其他群信号搬移到线路频谱或将对方传输来的线路频谱加以反变换,并能适应线路传输要求的设备;增音机能补偿线路传输衰耗及其变化,沿线路每隔一定距离装设一部。(www.daowen.com)

图7.4 多路通信系统

5.微波接力通信系统

长距离、大容量的无线通信系统,因传输信号占用频带宽,一般工作于微波或超短波波段。在这些波段中,一般仅在视距范围内具有稳定的传输特性,因此,在进行长距离通信时应采用接力(也称中继)通信方式,即在信号由一个终端站传输到另一个终端站所经的路由上,设立若干个邻接的、转送信号的接力站(又称中继站),各站间的空间距离为20~50 km。接力站又可分为中间站和分转站。微波接力通信系统的终端站所传信号在基带上可与模拟频分多路复用终端设备或数字时分多路复用终端设备相连接。前者称为模拟微波接力通信系统,后者称为数字微波接力通信系统。由于具有便于加密和传输质量好等优点,数字微波接力通信系统日益受到人们的重视。除上述视距微波接力通信系统外,利用对流层散射传播的超视距散射通信系统也可通过接力方式作为长距离中容量的通信系统。

6.卫星通信系统

在微波接力通信系统中,若以位于对地静止轨道上的通信卫星为中继转发器转发各陆地地球站的信号,则构成卫星通信系统。卫星通信系统的特点是覆盖面积很大,在卫星天线波束覆盖的大面积范围内可根据需要灵活地组织通信联络,有的还具有一定的变换功能,故已成为国际通信的主要手段,也是许多国家国内通信的重要手段。卫星通信系统主要由通信卫星、陆地地球站、测控系统和相应的终端设备组成。卫星通信系统既可作为一种独立的通信手段(特别适用于海上、空中的移动通信业务和专用通信网),又可与陆地的通信系统结合,相互补充,构成更完善的通信系统。

用上述有线通信系统、微波接力通信系统和卫星通信系统作传输分系统,与交换分系统相结合,可构成完成各种通信业务的通信系统。

7.电话通信系统

电话通信系统的特点是通话双方要求实时对话,因此,要在一个相对短暂的时间内在双方之间临时接通一条通路,故电话通信系统应具有传输和交换两种功能,通常由用户线路、交换中心、局间中继线和干线等组成。电话通信系统的交换设备采用电路交换方式,由接续网络(又称交换网络)和控制部分组成。接续网络可根据需要临时向用户接通通话用的通路,控制部分用来完成用户通话建立全过程中的信号处理并控制接续网络。在设计电话通信系统时,主要以接收话音的响度来评定通话质量,在规定发送、接收和全程参考当量后即可进行传输衰耗的分配。另外根据话务量和规定的服务等级(即用户未被接通的概率——呼损率)确定所需机、线设备的能力。

由于人们对移动通信业务的需要日益增长,移动通信得到了迅速的发展。移动通信系统由车载无线电台、无线电中心(又称基地台)和无线电交换中心等组成。车载无线电台通过固定配置的无线电中心进入无线电交换中心,可完成各移动用户间的通信联络,还可由无线电交换中心与电话通信系统中的交换中心(一般为市内电话局)连接,实现移动用户与固定用户间的通话。

8.电报通信系统

电报通信系统是为使电报用户之间互通电报而建立的通信系统,主要利用电话通路传输电报信号。公众电报通信系统中的电报交换设备采用存储转发交换(又称电文交换)方式,即将收到的报文先存入缓冲存储器中,然后转发到去向路由,这样可以提高电路和交换设备的利用率。在设计电报通信系统时,服务质量是以通过系统传输一份报文所用的平均时延来衡量的。对于用户电报通信业务则仍采用电路交换方式,即将双方间的电路接通,而后由用户双方直接通信。

9.数据通信系统

数据通信是伴随着信息处理技术的迅速发展而发展起来的。数据通信系统由分布在各点的数据终端和数据传输设备、数据交换设备和通信线路互相连接而成。利用通信线路把分布在不同地点的多个独立的计算机系统连接在一起的网络,称为计算机网络,这样可使广大用户共享资源。在数据通信系统中多采用分组交换(又称包交换)方式,这是一种特殊的电文交换方式,在发端把数据分割成若干长度较短的分组(又称包),然后进行传输,在收端加以合并。它的主要优点是可以减少时延和充分利用传输信道。

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