1.2 通信系统的基本模型

通信就是把消息从一地传送到另一地。譬如说从甲地传送消息到乙地，那么甲地称为发信端，乙地称为接收端。以最简单的通信方式——面对面交谈为例，讲话是表达消息的一种方式。发话人是消息的来源，称为信源；语音通过空气传到对方，而传递消息的媒质称为信道；听话者听到后获得消息，是消息的归宿，称为信宿。这样就完成了消息的传递，也就构成了通信系统，这个过程可以用图1.1表示。

图1.1 通信系统简图

对电通信而言，诸如语音、报文和图像等一类原始消息首先要转变成电量，因此在发信端要加入输入变换器；为使变换器产生的电量能适合信道传送的要求，在发信端还必须有发送设备。在接收端要完成相反的过程，因此接收设备和输出变换器是必不可少的。由于发送、接收设备和信道不可避免地要引入噪声，通常把所有可能产生的噪声归结到信道中，图1.2所示是通信系统的基本模型。

图1.2 通信系统的基本模型

实际通信系统形式虽然很多，但总包括这5个部分，下面对每个方框进行说明。

信源和输入变换器：信源是消息的来源，通常消息是非电的，因此必须把来自信源的消息转变成随时间变化的电量，这个电量称为消息信号或基带信号。这个过程是由输入变换器完成的，如语音激励的送话器、电视摄像机和光电输入机等就属这类输入变换器。

发送设备：把输入信号连接到信道上。虽然有时发信机的输入信号直接加到信道上是可行的，但为了加工信号，使信号满足信道传送的各项要求，发送设备常常是必要的。由发送设备完成的信号加工工作主要包括放大、滤波和调制。在这些加工中，最重要的工作是调制。通过调制，使被传送信号的特性与信道的要求相匹配。

信道：信号的通道。信源与信宿在物理上往往是分开的，信道提供了信源与信宿之间在电气上的联系。信道具有许多不同的形式，例如，自由空间的短波无线电信道、双绞线、电缆或光纤，以及卫星或微波接力等，都是常见的实际信道。

接收设备：从来自信道的各种微弱传输信号和噪声中选择所需要的消息信号。接收机主要通过解调过程来完成这个功能，而解调是发信设备调制过程的逆过程。由于存在噪声和有用信号的畸变，接收机不一定能完全再现消息信号。接收设备要实现的功能是采用什么样的解调方式才能有效地克服和减小噪声和其他信号的影响。接收设备除了完成解调任务之外，还将为信号提供放大和滤波。

输出变换器和信宿：信宿是信息的归宿，也就是消息的接收者。比如传送的是语言消息，接收者是用耳朵听，人耳接收的是声波的振动，因此还需要把接收设备复制的电信号变换成接收者能接受的消息，如语音振动。这种设备就是输出变换器。输出变换器有许多种，如耳机、扬声器、电视屏幕、凿孔机、磁带记录仪和打印机等，都是典型的输出变换器。

噪声源：它与上述部件不同，它不是人们有意加入的设备，而是通信系统中各种设备以及信道中固有的，并且是人们不希望有的。在通信系统中，某些点的噪声与信号相比可以忽略（如发信机中），所以不考虑噪声的影响。然而在有些点，噪声与信号功率相当，甚至噪声超过信号，这样噪声将严重地降低通信系统的性能，通信系统设计的主要任务就是同噪声做斗争。通信系统中的噪声从来源分，包括系统中各部件自身产生的内部噪声和外部噪声源对系统的作用而引起的外部噪声。由于信道对传输信号有衰减，在信道输出端信号常常被减弱，同时外部噪声往往从信道引入，加之内部噪声，在这里噪声的影响最为严重。因此把噪声抽象为从信道加入，对分析通信系统性能是合适的，而且这样处理噪声为分析问题带来了方便。