第1.3讲
什么是通信系统

1.3.1　通信系统的概念

交通是把货物/乘客从出发地搬移/运输到目的地，通信是把信息从信源传输到信宿。若把用于运输货物/乘客的人、车、路的集合称为交通系统（见图1-4）的话，那么，通信系统可定义如下。

通信系统：用于进行信息传输的设备（硬件）、协议（软件）和传输介质的集合。

从硬件上看，各种通信系统（communication system）主要由信源、发送设备、传输介质、接收设备、信宿五部分组成（见图1-5）。

图1-5宏观地描述了一般通信系统的组成，反映的是各种通信系统的共性。根据不同的通信任务，图中各方框可细分且名称和作用也会有所差异，从而形成不同的实际通信系统模型。比如，普通电话通信系统就包括信源/信宿、交换机、载波机、电缆（有线介质）等；无线广播通信系统包括话筒、放大电路、调制电路、发射电路、空间（无线介质）、接收电路、解调电路、扬声器等。两个常见通信系统实例如图1-6所示。

通信系统各部分的含义如下。

（1） 信源 ：通信系统的起点，指能把欲传送的消息转换成原始电信号的人、设备或装置。根据消息的种类不同，信源可分为模拟信源和数字信源。模拟信源输出连续（模拟）信号，如话筒（声音→音频信号）、摄像机（图像→视频信号）；数字信源则输出离散（数字）信号，如计算机的键盘（字符/数据→数字信号）。

（2） 信宿 ：通信系统的终点，其功能与信源相反，指能把原始电信号（如上述的音频信号、视频信号、数字信号）还原成原始消息的人、设备或装置，如扬声器将音频信号还原成声音，显示屏可将视频信号还原成图像。

（3） 传输介质： 指能够传输电信号、光信号或无线电信号的物理实体。比如电缆、光纤、空间或大气。

（4） 发送设备： 指能将原始电信号变换为适合信道传输的信号的设备或装置。主要功能是使发送信号的特性与信道特性相匹配，能够抗干扰且具有足够的功率以满足远距离传输的需要。发送设备可能包含变换器、放大器、滤波器、编码器、调制器、复用器等功能模块。

（5） 接收设备： 与发送设备作用相反，指能够接收信道传输的信号并将其转换为原始电信号的设备或装置。其主要功能是将信号放大及反变换（如译码、解调、解复用等），目的是从受到减损的接收信号中正确恢复出原始信号。

（6） 噪声： 指一切可能会影响有用信号的信号。噪声存在于信号传输的整个过程之中。为方便计，通常将全部噪声集中作用于传输介质上（但并不意味着只有传输介质存在噪声）。噪声形式多样，大多会破坏信号传输（改变信号波形），引发信息错误。

图1-7用邮政通信系统类比通信系统，以加深大家对通信系统的理解。

1.3.2　结语

（1）交通运输任务需要一个交通系统完成，同样，通信任务也需要一个通信系统实施。

（2）通信系统是由电子元器件构成的各种信号处理电路的集合。因此，“电路分析”、“模拟电路”和“数字电路”等课程内容是设计、分析、构建、运行和维护它的基本知识。

（3）通信系统在宏观上可抽象为一个输入为信源、输出到信宿的信号处理模块。在具体分析研究时，可根据不同功能划分为若干子系统（单输入+单输出），比如，编/译码系统、调制/解调系统、发射/接收系统等。因大多数子系统具有线性时不变特性，所以它们的分析方法可沿用“信号与系统”中的LTI系统分析法。

1.3.3　问答

皮皮 谁能举出一个生活中有输入和输出的系统实例？

蛋蛋 我觉得压面条机算一个。输入是面团，输出是面条。

壮壮 我也说一个——邮政系统。输入是信件或包裹，输出还是信件或包裹，但输出可能会有破损和丢失。

皮皮 壮壮的回答引出另一个概念——破损和丢失。谁能用通信概念描述破损和丢失？

静静 是不是噪声？

皮皮 对！邮件的破损和丢失可以类比噪声对信号的损害。这个问题后面会专门讨论。 BmjuQRfvAPC7FUkbG8oUaZy8b23UkO0vE71MRpkjXZHmOAzWmowIDdu4s55V8PxB