通信系统的组成
简述卫星通信系统的组成及其特点
简述卫星通信系统的组成及其特点一、卫星通信系统的组成卫星通信系统是由地球上的用户终端、地面站、卫星和控制中心等多个组成部分组成的。
1. 用户终端：用户终端是卫星通信系统中的最终用户设备，可以是个人电脑、手机、电视等，用于接收和发送通信信号。
2. 地面站：地面站是连接用户终端和卫星的中间节点，负责将用户终端发送的信号转换成卫星可以传输的信号，并将从卫星接收到的信号转发给用户终端。
地面站一般由天线、发射接收设备、信号处理设备和控制系统等组成。
3. 卫星：卫星是卫星通信系统中的核心部分，它位于地球同步轨道或其他轨道上，可以接收地面站发送的信号，并将信号转发给其他地面站。
卫星具有较大的覆盖范围和较高的传输能力，可以实现全球通信覆盖。
4. 控制中心：控制中心是卫星通信系统的管理和控制核心，负责卫星的轨道控制、通信链路管理、资源分配和故障监测等工作。
控制中心通过与地面站和卫星的通信，对卫星通信系统进行实时监控和管理。
二、卫星通信系统的特点卫星通信系统相对于其他通信系统具有以下几个特点：1. 广域覆盖：卫星通信系统可以实现全球范围的通信覆盖，不受地理条件的限制。
无论是在陆地、海洋还是空中，只要能够接收到卫星的信号，就可以实现通信。
2. 高速传输：卫星通信系统的传输速度较快，可以满足大容量数据的传输需求。
由于卫星处于高空轨道上，信号传输的距离相对较短，因此传输延迟较小。
3. 通信稳定：卫星通信系统可以实现稳定的通信连接，不受地面基础设施的限制。
即使在灾害或战争等极端情况下，卫星通信系统仍能保持通信畅通。
4. 弹性扩展：卫星通信系统具有较好的扩展性，可以根据通信需求灵活调整卫星的数量和覆盖范围。
当用户数量增加或通信需求变化时，可以通过增加卫星数量或调整卫星位置来满足需求。
5. 多业务支持：卫星通信系统可以支持多种业务，包括电话通信、数据传输、广播电视、互联网接入等。
不同的业务可以通过卫星通信系统进行集成传输，提高资源利用效率。
通信系统基本原理
通信系统基本原理
通信系统是指将信息从一个地方传输到另一个地方的系统。
通信系统的基本原理是将信息转换成电信号，通过传输介质传输到接收端，再将电信号转换成信息。
通信系统的基本组成部分包括发送端、传输介质和接收端。
发送端是将信息转换成电信号的部分。
发送端的主要组成部分包括信源、编码器、调制器和发射机。
信源是指信息的来源，可以是声音、图像、文字等。
编码器是将信源转换成数字信号的部分，数字信号可以更好地传输和处理。
调制器是将数字信号转换成模拟信号的部分，模拟信号可以更好地传输到接收端。
发射机是将模拟信号转换成电信号并通过传输介质传输到接收端的部分。
传输介质是将电信号传输到接收端的部分。
传输介质可以是电缆、光纤、无线电波等。
不同的传输介质有不同的传输速度和传输距离。
传输介质的选择需要根据具体的应用场景来确定。
接收端是将电信号转换成信息的部分。
接收端的主要组成部分包括接收机、解调器、解码器和信宿。
接收机是将电信号接收并转换成模拟信号的部分。
解调器是将模拟信号转换成数字信号的部分。
解码器是将数字信号转换成信源的部分。
信宿是信息的目的地，可以是人类、计算机等。
通信系统的基本原理是将信息转换成电信号，通过传输介质传输到
接收端，再将电信号转换成信息。
通信系统的应用非常广泛，包括电话、电视、互联网等。
随着技术的不断发展，通信系统的传输速度和传输距离也在不断提高，为人们的生活和工作带来了更多的便利。
通信系统的组成
通信系统概述
通信系统是实现信息传输、交换的所有通信设备连接起来 的整体，它由终端设备、传输设备和交换设备三大要素构成。 1．终端设备
终端设备是通信网的外围设备，一般供用户使用。它的主 要功能是将用户发出的各种信息（如声音、数据、图像等）变 换为适合在信道上传输的电信号，以完成信息发送；或者反之， 将对方经信道送来的电信号变换为用户可识别ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ信息，完成信 息接收。终端设备的种类有很多，如普通电话机、移动电话机、 电报终端、计算机终端、数据终端传真机、可视图文终端等。
2．传输设备 传输设备是传输信息的通道，也称为通信链路。传输设
备包括传输介质和延长传输距离及改善传输质量的相关设备， 其功能是将携带信息的电磁波信号从发出地点传送到目的地 点。传输设备将终端设备和交换设备连接起来，形成网络。
按传输介质不同，传输设备可分为有线传输和无线传输 两大类。有线传输包括明线、双绞线、同轴电缆、光纤等， 如图a所示；无线传输包括长波、短波、超短波和微波等， 如图b所示。
（a）明线
（b）双绞线
（c）同轴电缆
（d）光纤
图a 有线传输介质
图b 无线传输设备
3．交换设备 交换设备是通信网络的核心，起着组网的关键作用。交换
设备的基本功能是对所接入的链路进行汇集、接续和分配。不 同的业务，如话音、数据、图像通信等，对交换设备的要求各 不相同。例如，电话业务网要求交换设备性能实时性强，因此 目前电话业务网主要采用直接接续通话电路的电路交换方式。 计算机通信的数据业务，由于数据终端或计算机可有各种不同 的速率，为了提高链路利用率，可将流入信息流进行分组、存 储，然后再转发到所需链路上去，这种方式叫做分组交换方式。 分组数据交换机就是按这种方式进行交换，这种方式能比较高 效地利用传输链路。
通信系统的组成
第一章概论通信系统的组成可以把通信系统概括为一个统一的模型。
这一模型包括有：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿六个部分。
通信网的基本概念通信网是由一定数量的节点（包括终端设备和交换设备）和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系。
也就是说，通信网是由相互依存、相互制约的许多要素组成的有机整体，用以完成规定的功能。
通信网的构成要素通信网在硬件设备方面的构成要素是终端设备、传输链路和交换设备。
为了使全网协调合理地工作，还要有各种规定，如信令方案、各种协议、网路结构、路由方案、编号方案、资费制度与质量标准等，这些均属于软件。
终端设备：是用户与通信网之间的接口设备。
传输链路：是信息的传输通道，是连接网路节点的媒介。
交换设备：是构成通信网的核心要素，它的基本功能是完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配。
通信网的基本结构通信网的基本结构主要有网形、星形、复合形、总线形、环形、树形和线形通信网的质量要求对通信网一般提出三个要求：●接通的任意性与快速性；●信号传输的透明性与传输质量的一致性；●网路的可靠性与经济合理性。
对电话通信网是从以下三个方面提出的要求接续质量：电话通信网的接续质量是指用户通话被接续的速度和难易程度，通常用接续损失（呼损）和接续时延来度量。
传输质量：用户接收到的话音信号的清楚逼真程度，可以用响度、清晰度和逼真度来衡量。
稳定质量：通信网的可靠性，其指标主要有：失效率（设备或系统投入工作后，单位时间发生故障的概率）、平均故障间隔时间、平均修复时间（发生故障时进行修复的平均时长）等等。
现代通信网的构成一个完整的现代通信网，除了有传递各种用户信息的业务网之外，还需要有若干支撑网，以使网络更好地运行。
业务网业务网也就是用户信息网，它是现代通信网的主体，是向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图像等各种电信业务的网络。
业务网按其功能又可分为用户接入网、交换网和传输网三个部分。
通信系统的结构组成
通信系统的结构组成
通信系统通常由以下主要组成部分构成：
1.发送器：用于将信息转换为电信号并将其发送到传输介质上。
2.传输介质：用于传输信号的物理媒介，例如电缆、无线电波、光纤等。
3.接收器：用于从传输介质中接收信号并将其转换为可读形式。
4.控制器：用于管理和控制通信系统的各个方面，例如协议管理、故障诊断等。
6.媒体访问控制：管理媒体访问的规则和协议，以确保有效利用通信资源。
7.网络拓扑：描述通信系统中各组件之间的连接方式和关系，例如星形拓扑、环形拓扑、总线拓扑等。
8.安全设备：用于保护通信系统免受未授权的访问和攻击，例如防火墙、加密设备等。
以上部分互相联系，构成了一个完整的、可靠的通信系统。
简述一般通信系统的构成及其组成部分的功能
简述一般通信系统的构成及其组成部分的功能一、引言通信系统是指用于信息传递的设备和网络，它在现代社会中起到了至关重要的作用。
通信系统的构成包括多个组成部分，每个部分都有其特定的功能。
本文将从整体上概述一般通信系统的构成，并介绍各组成部分的功能。
二、通信系统的构成一般通信系统主要由发送端、传输介质和接收端三部分构成。
1. 发送端发送端是通信系统的起点，它负责将要传输的信息转换成适合传输的信号，并通过传输介质将信号发送出去。
发送端的主要功能包括信号源、信号调制和信号放大。
信号源是指产生信号的设备或系统，例如麦克风、摄像头、传感器等。
它将实际的信息转化为电信号，为后续的处理和传输提供源头。
信号调制是指将信号转换为适合传输的形式。
常见的调制方式有模拟调制和数字调制。
模拟调制将连续的信号变换为模拟信号，例如调频调制和调幅调制；数字调制将离散的信号变换为数字信号，例如PSK、FSK和QAM等。
信号放大是指对信号进行放大，以强化信号的能量，以确保信号在传输过程中不会衰减太多。
常见的信号放大器有放大器和功率放大器等。
2. 传输介质传输介质是信息传输的通道，它将发送端产生的信号传输到接收端。
传输介质可以是有线的，也可以是无线的。
有线传输介质包括电缆、光纤等。
电缆是利用导线传输信号的通信介质，例如电话线、网线等；光纤是利用光信号传输信号的通信介质，具有高速、大带宽等优点。
无线传输介质包括空气、水等。
无线传输介质通过无线电波、红外线、激光等形式传输信号，具有传输距离远、可移动性强等优点。
3. 接收端接收端是通信系统的终点，它接收传输介质传输过来的信号，并将信号转换为可识别的信息。
接收端的主要功能包括信号解调和信息提取。
信号解调是指将传输过程中调制的信号恢复为原始信号。
与发送端的信号调制相对应，解调过程将信号从数字或模拟形式还原为传输前的形式。
信息提取是指从解调后的信号中提取出有用的信息。
这一过程可能包括信号解码、数据恢复和信号处理等操作，以确保最终得到准确的信息。
通信系统的部件组成
通信系统的部件组成一、引言通信系统是指通过传输媒介（如电波、光纤等）传递信息的系统。
通信系统的部件组成是指通信系统中所包含的各种硬件和软件组成部分。
本文将详细介绍通信系统的部件组成，包括硬件和软件两个方面。
二、硬件部分1. 发射机发射机是通信系统中负责将信息转换为电磁波并发射出去的设备。
它由振荡器、放大器、调制器等多个模块组成，可以根据不同的调制方式将不同类型的信息转换为相应的电磁波进行传输。
2. 接收机接收机是通信系统中负责接收来自发射机发送过来的电磁波并还原为原始信息的设备。
它由天线、放大器、解调器等多个模块组成，可以根据不同的调制方式将接收到的电磁波还原为相应类型的信息。
3. 天线天线是负责将发射机或接收机输出或输入的电磁波与空气或其他媒介进行交换并进行传输或接收操作。
天线有很多种类型，包括定向天线、全向天线等。
4. 传输介质传输介质是指信息在通信系统中进行传输的媒介，包括电缆、光纤、无线电波等。
不同的传输介质有着不同的特点和适用范围，需要根据实际情况进行选择。
5. 中继器中继器是通信系统中负责将信号从一个位置转移到另一个位置的设备。
它可以增强信号强度、延长传输距离、改善信号质量等功能。
6. 调制解调器调制解调器是通信系统中负责将数字信息转换为模拟信号或将模拟信号转换为数字信息的设备。
它可以根据不同的调制方式将数字信息转换为相应类型的模拟信号进行传输，并将接收到的模拟信号还原为数字信息。
7. 交换机交换机是通信系统中用于控制和管理网络流量，实现数据包交换和路由选择等功能的设备。
它可以通过各种算法实现流量控制、故障恢复等功能。
8. 路由器路由器是通信系统中用于连接多个网络并实现数据包转发和路由选择等功能的设备。
它可以根据不同协议对数据包进行处理，并通过路由表选择最佳路径进行转发。
三、软件部分1. 协议协议是通信系统中用于规定数据传输过程中各个环节的标准化规范。
不同的协议有着不同的功能和适用范围，如TCP/IP协议、HTTP协议等。
简述数字通信系统的组成
简述数字通信系统的组成
数字通信系统通常由以下几个部分组成:
1. 数据编码和调制:数字通信系统中,数据被编码和调制到信号中,以便在传输过程中进行传输和处理。
编码和调制的主要目的是产生传输数据的压缩和优化。
2. 信道:信道是数字通信系统中的一个重要组成部分。
在信道中,数据传输过程中产生的噪声、干扰、失真等都会对数据的准确性和完整性产生影响。
因此,数字通信系统需要对信道进行适当的控制和滤波,以保证数据传输的质量和可靠性。
3. 数字信号处理:数字通信系统需要对数字信号进行适当的处
理和变换,以使其适合传输和处理。
数字信号处理包括信号编码、调制、解调、滤波、采样和量化等。
4. 数字通信协议:数字通信系统中的协议是指一组标准和方法,用于控制数据传输的格式、数据结构、错误检测和纠正等内容。
常见的数字通信协议包括TCP/IP、HTTP、HTTPS、FTP、SMTP等。
5. 数字通信设备:数字通信系统需要配备相应的数字通信设备,如路由器、交换机、防火墙、调制解调器、数字信号处理器等。
这些
设备的作用是支持数字通信系统的运行和实现数据传输和处理。
数字通信系统需要数据编码、调制、信道控制、数字信号处理、数字通信协议和数字通信设备等多个组成部分相互协作,以实现数据的高效、可靠、安全传输。
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1.2 通信系统的组成模型
通信系统的一般模型
通信的目的是传输消息。 实现消息传递所需的一切设备和传输媒 质的总和称为通信系统。 基于点与点之间的通信系统的一般模型 可用图 1 - 1 来描述。
通信系统的一般模型
发送 设备 接收 设备
信源
信道 干扰源
信宿
返回
信源
• 定义——产生消息的来源。 • 作用——把各种消息转换成原始电信号。 • 距离——电话机、摄像机、电传机、计算 机等。 • 分类———模拟信源、数字信源
返回
接收设备
• 功能是完成发送设备的反变换， 即进行 解调、译码、解码等。 • 它的任务是从带有干扰的接收信号中正确 恢复出相应的原始基带信号来，对于多路 复用信号，还包括解除多路复用，实现正 确分路。
返回
信宿
• 信宿是传输信息的归宿点， 其作用是将 复原的原始信号转换成相应的消息。
返回
干扰源
比特的定义的含义。
综上所述，对于离散信源，M个波形等概 率（P=1/M）发送，且每一个波形的出现是独 立的，即信源是无记忆的，则传送M进制波形 之一的信息量为 I=-log2 (1/M ) =log2 M (bit)
如果是非等概情况，设离散信源是一个由
n个符号组成的符号集，每个符号xi(i=1, 2, 3, …,
1
1
1 0
0
1
t
数字信 息
0
0
1
1
10Biblioteka 01PSK波形
(b)
模拟通信系统模型
• 信源发出的是基带信号，具有频率很低的频谱 分量， 一般不宜直接传输。把基带信号变换成
其频带适合在信道中传输的信号，并可在接收
端进行反变换，是用调制器和解调器实现的。 • 模拟通信系统模型中的发送设备和接收设备主 要是调制器和解调器。
综上所述， 信息量I与消息出现的概率 P(x)之间的关系应为 I=loga 1/P(x) =-loga P(x)
信息量的单位与对数底数a有关。 a=2时， 信息量的单位为比特(bit)；a=e时，信息量的单
位为奈特(nat)； a=10时， 信息量的单位为十
进制单位，叫哈特莱。目前广泛使用的单位为
• 信息源给出的是模拟语音信号时，信 源编码器将其转换成数字信号，以实 现模拟信号的数字化传输。
2） 信道编码与译码
为了减少差错，信道编码器对传输的信
息码元按一定的规则加入保护成分（监 督元），组成所谓“抗干扰编码”。接 收端的信道译码器按一定规则进行解码， 从解码过程中发现错误或纠正错误，从 而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠 通信。
H为信源中每个符号所含的平均信息量（熵）。 等概传输时，有最大熵log2M，于是 Rb=RB log2 M (b/s)
数字通信系统模型
数 字 信 源 数 字 信 源
编 码 器 调 制 器
信道 干扰源
解 调 器
译 码 器
信 宿
基发 带生 波器 形
信道
译 码 器
信 宿
干扰源
1) 信源编码与译码
信源编码的作用： • 设法减少码元数目和降低码元速率， 即通常所说的数据压缩。码元速率将 直接影响传输所占的带宽，而传输带 宽又直接反映了通信的有效性。
干扰源是通信系统中各种设备以及信道 中所固有的，并且是人们所不希望的。 干扰的来源是多样的，它可分为内部干 扰和外部干扰，而且外部干扰往往是从 信道引入的，因此，为了分析方便，把 干扰源视为各处干扰的集中表现而抽象 加入到信道。
返回
模拟通信模型和数字通信模型
信源分为两大类： 连续信源；离散信源。
• 通信系统的主要性能指标是有效性和可 靠性。 • 有效性是指在给定信道内所传输的信息 内容的多少，或者说是传输的“速度”。 • 可靠性是指接收信息的准确程度，也就 是传输的“质量”。
模拟通信系统的有效性和可靠性
有效性可用有效传输频带来度量。 可靠性用接收端最终输出信噪比来度量。 不同调制方式在同样信道信噪比下所得 到的最终解调后的信噪比是不同的。 如 调频信号抗干扰能力比调幅好，但调频 信号所需传输频带却宽于调幅。
n)出现的概率为P(xi)， 且有 P(xi)=1, 则x1,
i 1
n
x2, …, xn 所包含的信息量分别为-log2 P(x1), -
log2 P(x2)， …，-log2 P(xn)。于是，每个符号
所含信息量的统计平均值，即平均信息量为
H(x)=P(x1)［log2 P(x1)］
+P(x2)［log2 P(x2)］+…+P(xn)［log2 P(xn)］
5） 同步与数字复接
• 同步是使收、发两端的信号在时间上保 持步调一致。 • 按照同步的功用不同，可分为载波同步、 位同步、群同步和网同步。 • 数字复接就是依据时分复用基本原理把 若干个低速数字信号合并成一个高速的 数字信号，以扩大传输容量和提高传输 效率。
说明
• 实际的数字通信系统不一定包括图中的所有环 节。 • 模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统 中传输，例如数字电话系统。 • 数字信号也可以在模拟通信系统中传输，如通 过模拟电话线路传输数据，但这时要用调制解 调器（Modem）将数字基带信号进行正弦调制。
返回
发送设备
• ——信源产生的消息信号变换成适合在 信道中传输的信号使信源和信道匹配。 发送设备的变换方式是多种多样的，在 需要频谱搬移的场合，调制是最常见的 变换方式。对数字通信系统，发送设备 常常又包括编码器与调制器。
返回
信道
信道是指传输信号的物理媒质。 无线信道中，信道可以是大气（自由空间） 有线信道中，信道可以是明线、 电缆或 光纤。 第3章讨论信道
连续信源消息是通过模拟信号来传递的。 离散信源消息是通过数字信号来传递的。 传输模拟信号的通信系统称为模拟通信系 统；传输数字信号的通信系统称为数字通 信系统。
连续信号及其抽样
f (t)
O (a) f (nT ) PAM 信 号
t
O
t
(b)
离散信号及其连续载波调制
f (nT )
1 O
0
0
1
1 0 (a)
比特。
例 1 – 1 设二进制离散信源， 以相等的概率发 送数字0或1，则信源每个输出的信息含量为 I(0)=I(1)= - log2 (1/2) =log22=1 (bit)
可 见 ， 传 送 等 概 率 的 二 进 制 波 形 之 一
（P=1/2）的信息量为1比特。由此，通常把一
个二进制脉冲波形称为一个比特。由此可见，
每个符号的算术平均信息量为
I 108 I 1.89 ( bit / 符号位） 符号位 57
若用熵的概念来计算， 由式（1.3 - 5）得
3 3 1 1 1 1 H log 2 log 2 log 2 8 8 4 4 8 8
1.906 ( bit / 符号位）
返回
1.4主要性能指标
23102002010312032100120210的信息量。
解 此消息中，0出现23次，1出现14次，2出现 13次，3出现7次，共有57个符号，故该消息的
信息量为
8 I 23 log 2 14 log 2 4 13 log 2 4 7 log 2 8 108 ( bit ) 3
3） 加密与解密
在需要实现保密通信的场合，为了保证 所传信息的安全，人为将被传输的数字 序列扰乱，即加上密码，这种处理过程 叫加密。在接收端利用与发送端相同的 密码复制品对收到的数字序列进行解密， 恢复原来信息，叫解密。
4） 数字调制与解调
• 数字调制就是把数字基带信号的频谱搬 移到载频处， 形成适合在信道中传输的 频带信号。 • 基本的数字调制方式有振幅键控ASK、 频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对 （差分）相移键控DPSK。 • 对这些信号可以采用相干解调或非相干 解调还原为数字基带信号。 • 数字调制是本课程的重点内容之一。
•传输媒质分传输媒质：有线通信系统和无线通信系统。
•有线通信--导线、架空明线、同轴电缆、光纤、波导 •无线通信--短波电离层、微波视距传播、卫星中继 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用和码分复用。
通信方式
对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与 时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全 双工通信三种。 按数字信号排列顺序，可分为并行传输和串行 传输。 按通信的网络形式划分。由于通信网的基础是 点与点之间的通信，所以本课程的重点放在点 与点之间的通信上。
• 事件的不确定性可用事件出现的概率来 描述。可能性越小，概率越小；反之， 概率越大。因此，消息中包含的信息量 与消息发生的概率密切相关。消息出现 的概率越小，消息中包含的信息量就越 大。假设P(x)是一个消息发生的概率，I 是从该消息获悉的信息，I与P(x)之间的 关系反映为如下规律：
（1） 信息量是概率的函数， 即 I=f［P(x)］
• 占据宽的系统频带，因此数字通信的频带利用率
不高。
• 数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。
• 不过，随着光纤等的采用、 窄带调制技术和超
大规模集成电路的发展，数字通信的这些缺点已
经弱化。数字通信将占主导地位。 返回
1.4 信息及其度量
信号是消息的载体，而信息是其内涵。 任何信源产生的输出都是随机的。对接 收者来说，只有消息中不确定的内容才 构成信息；否则，信源输出已确切知晓， 就没有必要再传输它了。 信息量就是对消息中不确定性的度量。
（2） P(x)越小， I越大； 反之， I越小， 且 P(x)→1时， I→0
P(x)→0时， I→∞
（3）
若干个互相独立事件构成的消息， 所 含信息量等于各独立事件信息量之和，也就 是说，信息具有相加性， 即 I［P(x1)P(x2)…］=I［P(x1)］+I［P(x2)］+…