通信原理第3章

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1、西安电子科技大学通信工程原理第三章课件设计8/7/20211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8/7/20212一、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、超短波或微波无线电视距离传输、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

2、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道。分为：调制信道研究调制与解调的角度定义8/7/20213一、信道的定义与分类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。调制发转换媒收转换解调译码器输入编码器输出8/7/20214二、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

3、调制信道模型入出关系：式中是输入的已调信号；时变线性网络8/7/20215二、信道数学模型是信道总的输出；是加性噪声（或称加性干扰），与不不发生依赖关系,或者说独立于。作为数学上的一种简洁：依赖于网络特性，它对来说是一种乘性干扰。讨论：（1）调制信道对信号的干扰有两种：乘性干扰和加性干扰.分析信道对信号的具体影响，在于了解与的特性。8/7/20216二、信道数学模型（2）分析乘性干扰的影响时，可把调制信道分为两大类：恒参信道，即随时间缓变或不变；随参信道，即随机快变化。通常，将架空明线、电缆、光导

4、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。8/7/20217二、信道数学模型图3-3二进制编码信道模型正确转移概率：P(0/0)、P(1/1)错误转移概率：P(1/0)、P(0/1)且有（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。调制信道又分为恒参信道和随参信道，故将重点加以讨论。8/7/20218三

5、、恒参信道的特性及其对信号的影恒参信道是指乘性干扰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。可用和共同来描述。1.传输特性幅频特性相频特性8/7/20219三、恒参信道的特性及其对信号的影响1．不失真条件引入群迟延—频率特性，它定义为相频特性的导数，即若呈线性关系，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。8/7/202110三、恒参信道的特性及其对信号的影响图3-4理想的相频特性及群迟延—频率特性2

6、．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：8/7/202111三、恒参信道的特性及其对信号的影响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。

7、8/7/202112四、随参信道的特性及其对信号传输的影响随参信道的传输特性主要依赖于其传输媒质，它以电离层反射信道、对流层散射信道为主要代表。1．传输媒质特点：（1）对信号的衰耗随时间而变；（2）传输的时延随时间而变；（3）多径传播。8/7/202113四、随参信道的特性及其对信号传输的影响2．引起多径传播的原因所谓多径传播，是指由发射点出发的电波可能经过多条路径达到接收点，其示意图如图3-5所示。由于每条路径对信号的衰减和时延都随电离层或对流层的机理变化而变化，所以接收信号将是衰减和时延随时间

8、变化的各路径信号的合成。图3-5多径传播示意图设发射波为幅度恒定、频率单一的载波，经过多条路径传播后的接收信号可表示为电离层对流层散射区8/7/202114四、随参信道的特性及其对信号传输的影响式中V(t)是合成波R(t)的包络，其一维分布为瑞利分布；是合成波R(t)的相位，其一维分布为均匀分布。于是，R(t)可视为一个窄带过程，又称R(t)为衰落信号。3．多经传播对信号传输的影响（1）产生瑞利型衰落从波形上看，幅度恒定频率单一的载波信号变成了包络和相位受到调制的窄带信号,见图3-