通信原理第3章2010new

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1、第三章信道本章大纲信道的定义、分类和模型恒参信道的传输特性及其对信号的影响随参信道的传输媒质的三个特点，多径传播对信号的影响信道加性噪声的统计特性连续信道的信道容量，香农公式2010-10-2713.1、信道的定义与分类•1.狭义信道：仅指传输媒质。分为：•有线信道（包括架空明线、对称电缆、同轴电缆以及光导纤维。）•无线信道（包括地波传播、短波电离层反射、超短波或微波无线视距传输、卫星中继以及各种散射信道等。）•2.广义信道：除了传输媒质外，还包括有关的转换设备，如发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等等。这种范围扩大了的信道称为广义信

2、道。分为：•调制信道研究调制与解调的角度定义2010-10-272•编码信道研究编码和解码的角度定义图3-1调制信道与编码信道•调制信道编码信道•需要指出，无论何种广义信道，传输媒质是其主要部分，通信质量的好坏，主要取决于传输媒质的特性。2010-10-2733.2、信道数学模型•1．调制信道模型调制信道一般可看成一个输出端叠加有噪声的时变线性网络，如图3-2所示。•图3-2调制信道模型st()s(t)i0•入出关系：st()fst()nt()0i•式中st()是输入的已调信号；i2010-10-274•s(t)是信道总的输出；s(t

3、c)(t)s(tn)(t)00i•nt)(是加性噪声（或称加性干扰），nt()与si(t)不发生依赖关系,或者说s()t独立于nt()。i•作为数学上的一种简洁：•c(t)依赖于网络特性，它对s(t)来说是一种乘i性干扰。•讨论：•（1）调制信道对信号的干扰有两种：乘性干扰ct()和加性干扰tn)(.分析信道对信号的具体影响，在于了解c(t)与tn)(的特性。2010-10-275•（2）分析乘性干扰c(t)的影响时，可把调制信道分为两大类：•恒参信道，即c(t)随时间缓变或不变；•随参信道，即c(t)随机快速变化。•通常，将架空明线、电缆、

4、光导纤维、超短波及微波视距传播、卫星中继等视为恒参信道。而将短波电离层反射信道、各种散射信道、超短波移动通信信道等视为随参信道。•2.编码信道模型•编码信道的特性可用信道转移概率（条件概率）来描述。以二进制无记忆编码信道为例。2010-10-276图3-3二进制编码信道模型P)0/0(0P)0/1(0P)1/0(11P)1/1(•正确转移概率：P(0/0)、P(1/1)•错误转移概率：P(1/0)、P(0/1)•且有P0()0/1P)0/1(•P)1/1(1P0()1/•（由于编码信道包含调制信道，因而它的特性在很大程度上依赖于调制信道。

5、调制信道又分为恒参信道和随参信道，故将重点加以讨论。2010-10-2773.3、恒参信道的特性及其对信号的影响•恒参信道是指乘性干扰ct()基本不随时间变化的信道。因此，恒参信道可等效为一个线性时不变网络。H()可用幅频特性和相频特性共同来描述。j()•1.传输特性HH()()e••幅频特性H()~•相频特性()~2010-10-278jtHK()e•1．不失真条件H()为一条水平线••()成线性关系•引入群迟延—频率特性，它定义为相频特性的导数，即d()()•d若()~呈线

6、性关系，则~曲线是一条水平直线，如图3-4所示。这时，信号的不同频率成分将有相同的时延，因而信号经过该信道传输后将不发生失真。2010-10-279•图3-4理想的相频特性及群迟延—频率特性KK002．两种失真及其影响•实际的信道特性并不理想，必然对信号产生两种失真：2010-10-2710•幅频失真指信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减。它对模拟通信影响较大，导致信号波形畸变，输出信噪比下降。•相频失真（或群迟延失真）指信号中不同频率的分量分别受到信道不同的时延。它对数字通信影响较大，会引起严重的码间干

7、扰，造成误码。•综述：恒参信道通常用它的幅频特性及相频特性来表述。这两个特性的不理想，将是损害信号传输特性的重要因素。实际中常采用“均衡”措施去补偿信道的传输特性。2010-10-27113.4、随参信道及其传输特性随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的信道。常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。我们首先介绍两种典型的随参信道。2010-10-27123.4.1陆地移动信道陆地移动通信工作频段主要在VHF(30～300MHz甚高频)和

8、UHF(300～3GHz特高频)频段，电波传播特点是以直射波为主。但是，由于城市建筑群和其他地形地物的影响，电波在传播过程中会产生反射波