通信原理精品课件第4章信道

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1、4.1引言4.2信道的定义及其数学模型4.3恒参信道特点及其对信号传输的影响4.4随参信道特性及其对信号传输的影响4.5随参信道特性的改善技术本章小结习题第4章　信　道4.1引言消息由一个地点传送到另一个地点，是通过传输携带有消息的电信号来实现的。电信号的传输需要通道，一般把传输电信号的通道称做信道。信道按其媒质的不同可分为两大类：有线信道和无线信道。有线信道的主要传输媒质有同轴电缆、光纤、双绞线等，无线信道的传输媒质有地波传播、短波电离层反射、超短波及微波视距中继、宇宙空间中继，及各种散射信道等。利用有线信道传输信号的通信叫有线通信，利用无线信道传输信

2、号的通信叫无线通信。传输媒质也被称为狭义信道。但是，在通信过程中信号还必须经过很多设备(如发射机、接收机、放大器、滤波器、调制和解调器等)进行各种处理，这些设备显然也是信号经过的途径。我们把传输媒质和信号必须经过的各种通信设备称为广义信道。4.2信道的定义及其数学模型广义信道按照它包含的功能部件，可以划分为调制信道与编码信道，图4.2.1所示为信道的模型。图4.2.1信道模型的划分1.调制信道调制信道的含义是指调制器输出到解调器输入这部分的信道，它是模拟信道。对研究调制解调性能而言，不管在调制信道中作何变换、通过何种媒质，只需知道通过调制信道的输出信号与

3、输入信号间的关系即可。调制信道的共性如下：(1)有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端。(2)绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理。(3)信号通过信道具有一定的延迟时间，而且它还会受到固定的或时变的损耗。(4)即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的噪声输出。根据上述共性，我们可以用一个二对端(或多对端)的时变线性网络来表示调制信道，该网络称为调制信道模型，如图4.2.2所示。图4.2.2调制信道模型(1)恒参信道：当eo(t)=k0ei(t-τ)+n(t)，即k(t)≈k0近似为常数时，信道对信号的影响是：振幅是固定的或缓变的，时延

4、(τ=［dφ(f)］/df)是固定的。(2)随参信道：当k(t)是一个复杂的随机函数，信道对信号产生线性、非线性失真，时延和振幅随时间变化，如快衰落等。2.编码信道编码信道是指编码器输出到译码器输入这部分的信道。它是数字信道，因此不考虑k(t)和n(t)的影响。它对信号的影响反映在数字序列的变化上，即数字间的转移概率上(正确与错误的概率)。对于二进制数字传输系统，简单的编码信道模型如图4.2.3所示。在这个模型中P(0/0)、P(1/0)、P(0/1)、P(1/1)称为信道转移概率。其中，P(0/0)、P(1/1)为正确转移概率；P(1/0)、P(0/

5、1)为错误转移概率。k(t)和n(t)对编码信道的影响反映在上述转移概率中。图4.2.3二进制编码信道模型1.无失真传输当网络传输特性H(f)满足线性不失真传输条件，即时，输入和输出信号满足如下关系：(4-3-1)式中，ei(t)和eo(t)分别为网络的输入、输出信号；Eo(f)Ei(f)分别为ei(t)和eo(t)的频谱函数，H(f)为网络传输特性。4.3恒参信道特点及其对信号传输的影响信道的相频特性还经常用群时延-频率特性来衡量。若相频特性为φ(f)，则群时延-频率特性可以表示为(4-3-2)不难看出，如果相频特性呈线性关系，则群时延特性曲线呈一条水

6、平直线。此时信号的不同频率成分将有相同的群时延，因而信号经过传输后不会产生失真。2.产生失真的传输当

7、H(f)

8、≠k(k为常数)时，将产生幅频失真(幅度-频率失真)；当φ(f)≠-2πftd时，产生相频失真(相位-频率失真)。1)幅频失真在常用的电话信道中，有各种滤波器、混合线圈、电容和电感等器件，这些器件会造成电话信道幅频特性的失真，产生频率失真。图4.3.1所示为典型音频电话信道的幅频特性曲线。由图可以看出，幅频特性不再是常数，当频率低于300Hz时，每倍频程衰耗上升15～25dB；在300～1100Hz范围内，损耗较为平坦；在1100～2900Hz

9、之间，衰耗线性上升；在2900Hz之上，衰耗快速增加。图4.3.1典型音频电话信道的相对衰耗由于幅频特性失真，即

10、H(f)

11、≠k，传输信号的幅度将随频率而产生失真，引起信号波形失真。如果模拟信号波形失真，解调后基带信号也将失真。对于数字信号，H(f)不理想，可能造成码间串扰而产生误码。例如，2ASK系统原理框图如图4.3.2(a)所示。图中设发射滤波器带宽无限大，对信号传输无影响，则调制信道幅频特性失真对2ASK信号解调的影响如图4.3.2(b)所示。由于幅频特性失真的影响，使接收信号si(t)中前一个码元的值影响(串扰)到后面码元的，造成后面码元的错误

12、判决，产生误码。图4.3.22ASK系统原理框图及各点波形示意图2)相频失真相频