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通信系统模型按系统层次怎么分类?

2013-2-26 编辑:admin 阅读次数:
  导读: 广义而言,通信系统可以指一个全球通信网络,也可以指地球同步卫星系统,或者地面微波传输系统,或安装了网卡或调制解调器的个人计算器等等。为了清楚地说明通信系统,往往将系统进行分层次描述。通信系统的最高层次描述是对通信网络层次的描述,在网络层次模型上,通信系统由通...

广义而言,通信系统可以指一个全球通信网络,也可以指地球同步卫星系统,或者地面微波传输系统,或安装了网卡或调制解调器的个人计算器等等。为了清楚地说明通信系统,往往将系统进行分层次描述。通信系统的最高层次描述是对通信网络层次的描述,在网络层次模型上,通信系统由通信节点(信号处理点)以及链接这些节点的通信链路和传输系统组成。在网络层次模型中,信息流量控制和分配成为研究和设计的主要目标,而不关心通信信号具体的处理和传输过程。传输协议的设计,优化和验证是网络层次模型分析和仿真的主要工作。

在网络层次之下,是对通信节点和链路以及传输信号的具体化,称为链路层次模型。通信链路由如下元素构成:诸如,调制器,编码器,滤波器,放大器,传输信道,译码器,解调器等等。这些元素负责具体的信号处理和传输工作。在链路层次上,研究和考察的对象是信号的传输过程,信号处理的算法对传输质量指标的影响,而不关心算法和传输过程的具体实现方法。编解瘁算法,调制算法的有效性,传输可靠性,传输容量分析,传输错误率分析等等是链路层次模型分析和仿真的主要任务。

现代通信系统中,通信链路中的各元素可以由硬件实现,也可以是具有相同功能的软件实体或软件硬件的混合体,而不再仅仅指传统的电路或纯硬件系统。对链路层次模型中元素的具体化就是电路实现层次的模型。例如用于处理信号的仿真电路,数字电路,植入数字信号处理芯片中的算法等等。在电路实现层次的通信模型中,我们关心的是功能的具体实现问题,例如硬件电路的设计,算法的设计和程序设计等等,而对于通信系统性能指针,如传输错误率等则不是考察对象。

总之,对网络层次通信系统的建模和研究解决的是系统规划和通信网全局性能设计的问题,具体就是通信协议的设计和研究,如何协调网络流量,信息负载均衡,以及网络效益最大化问题,但不关心通信节点之间的具体信号传输方式。对链路层次上的通信系统的建模和研究解决的是节点的传输性能问题,具体就是采用什么样的调制解调方式,什么样的编译码方案,能够达到的传输性能指针如何,诸如此类等问题。但不关心信号处理的具体实现方式,也不关心通信网整体性能问题。而在电路层次的通信模型中,研究的对象是信号处理单元的具体实现和优化问题,如采用什么硬件,什么算法,如何优化实现模块的输入输出波形和指标要求等等,在电路层次的通信模型中不关心其上层的系统性能指针。

针对不同的层次模型,建模和仿真技术也有所不同。

在网络层次上,一般通过一个事件驱动的仿真器(软件)来仿真消息流或数据包流在网络中的流动过程,并通过仿真来估计诸如网络吞吐量,响应时间,资源利用率等等指标,以作为设计节点处理器速度,节点缓冲区大小,链路容量等网络参数的设计依据。通过网络层次的仿真可以进行对节点信息处理标准,通信协议以及通信链路拓扑结构的设计和验证工作。

链路层次上的研究对象是针对不同物理信道中的信息承载波形的传输问题。物理信道包含自由空间、有线信道、光纤信道、无线衰落信道等等。对于数字通信系统,仿真评估的系统指针通常是比特错误率,传输速率等。在仿真模型中的模块,如调制器,编码器,滤波器,放大器,信道等等仅仅作功能性描述,通过对输入输出波形或符号的仿真,来验证链路设计是否满足由网络层次仿真所要求的链路质量指标。

电路实现层次的仿真器,如仿真电路仿真Spice和数字系统仿真HDL等,用来设计和验证电路系统是否达到了链路层次系统所要求的功能指针,在实现层的仿真用于提供支持链路层系统的行为模型。例如,链路层给出了滤波器的带宽,衰减等指针,电路实现层就研究如何实现满足要求的滤波器并通过仿真来验证是否达到设计目标。

本书将重点讨论基于Matlab/Simulink平台的链路层通信系统的建模和仿真问题。

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