系统论在“通信与信息系统”研究中的运用初探new

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1、http://www.paper.edu.cn系统论在“通信与信息系统”研究中的运用初探1，211倪明芳，王越，安建平（1北京理工大学信息科学技术学院，2二炮装备研究院）[内容提要]：本文给出了一般系统论的基本思想方法和简单分类，概述了通信系统的基本组成和主要性能指标，侧重分析了系统论在通信系统中的运用，以及追求通信系统设计目标的几方面的权衡；最后，用系统理论研究通信系统应注意的问题。[关键词]：系统、信息、通信、理论1、序言系统论把系统的基本特征大体概括为整体性、结构性、层次性、开放性和功能性等方面，这些特征在通信系统中都能得到真实的、系统的验证。2、一般系统理论2.1系统的定义由若干要

2、素以一定结构形式根据目的构成的具有某种功能的有机整体称为系统。系统的基本特征是：开放耗散结构、自组织机能、多层次结构、动态平衡、有序。系统论是研究系统的一般模式、结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。2.1系统的分类系统是多种多样的，可以根据不同的原则和情况来划分系统的类型。按人类干预的情况可划分自然系统、人工系统；按学科领域就可分成自然系统、社会系统和思维系统；按范围划分则有宏观系统、微观系统；按与环境的关系划分就有开放系统、封闭系统、孤立系统；按状态划分就有平衡系统、

3、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统等等。此外还有大系统、小系统的相对区别。2.3系统论的思想方法1、笛卡尔分析方法一般是把事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素来，然后再以部分的性质去说明复杂事物。这种方法的着眼点在局部或要素，不能如实地说明事物的整体性，不能反映事物之间的联系和相互作用，它只适应认识较为简单的事物，而不胜任于对复杂问题的研究。2、系统论的思想方法系统论的基本思想方法，就是把世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的，我们应该把所研究和处理的对象，当作一个系统，从整体上分析系统组成要素、各个要素之间的关系以及系统的结构和功能，还有系统、组成要素、环境三者的相互关系

4、和变动的规律性，根据分析的结果来调整系统的结构和各要素关系，使系统达到优化目标。系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲（Bertalanffy）强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的新性质。同时认为，系统中各要素不是孤立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位置上，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素，如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要素的作用。正象人手在人体中它是劳动的器官，一旦将手从人体中砍下来，那时它将不再是劳动的器官了一样。系统论的任务，不仅在于认识系统的

5、特点和规律，更重要地还在于利用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造一系统，使它的存在与发展合乎人的目的需要。也就是说，研究系统的目的在于调整系http://www.paper.edu.cn统结构和各要素关系，使系统达到优化目标。3、通信与信息系统概述3.1通信系统的组成传递信息所需的一切技术设备的总和称为通信系统。通信系统的一般模型如图3-1所示。发送设备的基本功能是将信源和传输媒介匹配起来，即将信源产生的消息信号变换为方便于传送的信号形式，送往传输媒介。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。信源发送设备传输媒介接收设备信宿干扰图3-1通信系统的一般模型对于

6、数字通信系统来说，根据应用场合不同，发送设备常常又包含加密器、编码器、同步器等；相应的接收设备有解密器、译码器和同步器。此外，通信系统除了完成信息传递外，还必须进行信息的交换，传输系统和交换系统共同组成一个完整的通信系统，乃至通信网络。3.2通信系统的简单分类1、按消息的物理特征分类可分为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图象通信系统等；2、按调制方式分类基带传输和调制传输；3、按传输信号的特征分类模拟信号通信系统和数字信号通信系统；4、按传输媒介分类无线通信系统和有线通信系统；5、按传送信号的复用方式分类按复用方式可分为：频分复用、时分复用和码分复用。3.3信道容量根据仙农(Sh

7、annon)在信息论研究中总结出的信道容量公式，即仙农公式：C=Blog2(1+S/N)式中：C--信息的传输速率；S--有用信号功率；B--频带宽度；N--噪声功率。由式中可以看出：为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽B或提高信噪比S/N。换句话说，当信号的传输速率C一定时，信号带宽B和信噪比S/N是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信