现代通信系统原理全套配套课件第3版张会生ppt 第2章 信道与噪声.ppt

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1、现代通信系统原理第2章信道与噪声西北工业大学（2018.9）8/12/20211第2章信道与噪声任何一个通信系统，从大的方面均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成。因此，信道是通信系统必不可少的组成部分，信道特性的好坏直接影响通信系统的总特性。研究内容：2.1信道的基本概念2.2恒参信道及其对所传信号的影响2.3随参信道及其对所传信号的影响2.4信道的加性噪声2.5通信中的常见噪声2.6信道容量的概念8/12/202122.1信道的基本概念2.1.1信道的定义通俗地说，信道是指以传输媒介为基础的信号通路;具体地说，信道是由有线或/和无线电线路提供的信号通路

2、；抽象地讲，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信号以限制和损害。常用的传输媒质：（1）架空明线、电缆、光导纤维(光缆)、波导传播；（2）中长波地表波传播、短波电离层反射、对流层散射、超短波及微波视距传播(含卫星中继)、光波视距传播。8/12/202132.1.2信道的分类信道可大体分成：狭义信道和广义信道。1.狭义信道仅指传输媒介，它包括有线信道和无线信道。2.广义信道不但包括传输媒介，还可能包括有关的器件(馈线、天线、调制/解调器、编码/译码器)。通常分成:调制信道和编码信道。调制信道编码信道调制器发转换器媒质收转换器解调器编码器输出译码器输出狭义

3、信道8/12/202142.1.3信道的数学模型1.调制信道模型调制信道的范围是从调制器输出端到解调器输入端。（1）定义：传输已调信号的信道。（2）通过对调制信道进行大量的分析研究，发现它们有如下共性:●有一对(或多对)输入端，一对(或多对)输出端;●绝大部分信道是线性的，即满足叠加原理；●信号通过信道需要一定的迟延时间；●信道对信号有损耗(固定损耗或时变损耗)；●即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的功率输出(噪声)。8/12/20215（3）模型对于二对端的信道模型来说，其输出与输入之间的关系式可表示成：n(t)---信道噪声与ei(t)无依赖关系

4、，或者说n(t)独立于ei(t)，常称n(t)为加性干扰（噪声）;f[ei(t)]--表示已调信号通过网络所发生的时变线性变换。独立于8/12/20216结论：●这样信道对信号的影响可归纳为两点：一是乘性干扰k(t)，二是加性干扰n(t)。●不同特性的信道，仅反映信道模型有不同的k(t)及n(t)。●根据信道中k(t)的特性不同，可以将信道分为：＊恒参信道:k(t)~t不变或慢变；＊变参信道（随参信道）:k(t)~t随机快变。进一步简化可以写成8/12/202172.编码信道模型●编码信道构成:从编码器输出端到译码器输入端的所有转换器及传输媒质－－等效一个完成

5、数字序列变换的方框。●特点：输入、输出皆为数字序列。●模型：可用数字信号的转移概率来描述。说明：＊P(0/0)、P(1/0)、P(1/1)、P(0/1)称为信道转移概率。＊含义：P(1/0)是“经信道传输，把0转移为1的概率”。●转移概率由编码信道的特性决定，一个特定的编码信道就会有相应确定的转移概率。8/12/20218●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●编码信道分类：无记忆编码信道；有记忆编码信道。8/12/20219●多进制编码信道模型8/12/2021102.2恒参信道及其对所传信号的影响引言恒参信道特

6、征：k(t)~t不变或慢变。对信号传输的影响是固定不变的或者是变化极为缓慢。恒参信道模型：因而可以等效为一个线性时不变网络。网络的传输特性：8/12/2021112.2.1信号不失真传输条件要使任意一个信号通过线性网络不产生波形失真，网络的传输特性应该具备以下两个理想条件：（1）网络的幅频特性是一个不随频率变化的常数;（2）网络的相频特性应与频率成负斜率直线关系。8/12/202112（3）网络的相位-频率特性还常采用群迟延-频率特性来衡量。所谓群迟延-频率特性就是相位-频率特性对频率的导数，即8/12/2021132.2.2幅度－频率畸变问题：若传输数字信号

7、，还会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相互重叠，即码间串扰。－－是指信道的幅度-频率特性偏离图2-5（a）所示关系所引起的信号畸变。8/12/2021142.2.3相位－频率畸变（群迟延畸变）－－是指信道的相位-频率特性或群迟延-频率特性偏离2-5（b）、（c）所示关系而引起的畸变图2-7典型电话信道群迟延-频率特性问题：对模拟信号的影响不太严重，但若传输数字信号，会引起严重的码间串扰。8/12/2021152.2.4减小畸变的措施（1）减小幅度-频率畸变的措施改善电话信道中的滤波性能，或者再通过一个线性补偿网络，使衰耗特性曲线变得平坦。这后一措施通常称之为

8、“均衡”。（2）减小相位-频率畸变的措