通信原理第4章信道.ppt

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1、第四章信道4.1信道4.2信道的数学模型4.3信道特性对信号传输的影响4.4信道的加性噪声4.5信道的容量引言信号的传输离不开信道，而信道的噪声是不可避免的。因而信道和噪声是通信中所要研究的重要内容。本章在介绍信道定义和信道模型的基础上，着重分析信道特性及其对信号传输的影响，并介绍信道的噪声和信道容量。4.1信道概念：就是信号传输的媒质根据通信的概念，信号必须依靠传输介质传输，所以传输介质被定义为狭义信道。另一方面，信号还必须经过很多设备(发送机、接收机、调制器、解调器、放大器等)进行各种处理，这些设备显然也是信号经过的途径，因此，把传输介质(狭

2、义信道)和信号必须经过的各种通信设备统称为广义信道。无线信道：微波传输等信道狭义广义有线信道：光缆光纤等调制信道编码信道恒参信道随参信道有记忆信道无记忆信道信道的分类：调制器发转换器媒质收转换器解调器编码器译码器调制信道与编码信道调制信道信源信宿编码信道多模明线对称电缆同轴电缆电缆光纤对称电缆同轴电缆单模有线信道（1）明线与电缆相比，它的优点是传输损耗低。但它易受气候和天气的影响，并且对外界噪声干扰较敏感（2）对称电缆在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的传输媒质。导线材料是铝或铜，直径为0.4~1.4mm。为了减小各线对之间的相互干扰，每一对线

3、都拧成扭绞状。通常有两种类型：非屏蔽（UTP）和屏蔽（STP）。特点电缆的传输损耗比较大但其传输特性比较稳定并且价格便宜安装容易对称电缆主要用于市话中继线路和用户线路，在许多局域网如以太网、令牌网中也采用高等级的UTP电缆进行连接。STP电缆的特性同UTP的特性相同，由于加入了屏蔽措施。对噪声有更好的屏蔽作用，但是其价格要昂贵一些.（3）同轴电缆由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的导体，内导体是金属线，它们之间填充着介质。实际应用中同轴电缆的外导体是接地的，对外界干扰具有较好的屏蔽作用，所以同轴电缆抗电磁干扰性能较好。在有线电视网络中大量采用

4、这种结构的同轴电缆。为了增大容量，也可以将几根同轴电缆封装在一个大的保护套内，构成多芯同轴电缆，另外还可以装入一些二芯绞线对或四芯线组，作为传输控制信号用。（4）.光纤分为单模光纤、多模光纤。光纤线径细、重量轻；由于不受外界电磁干扰和噪声的影响，能在长距离、高速率传输中保持低误码率；可弯曲半径小、不怕腐蚀、安全保密性好、节省有色金属。无线信道地波（2MHz以下;绕射）天波（2MHz-30MHz;反射）视距（30MHz以上;透射）卫星通信、平流层通信散射传播：电离层散射、对流层散射、流星余迹散射无线电视距中继无线电中继信道具有传输容量大、发射功率小

5、、通信稳定可靠，以及和同轴电缆相比，可以节省有色金属等优点卫星中继信道卫星中继信道具有通信距离远、覆盖面积大、传播稳定可靠、传输容量大、通信线电路灵活、机动性好等突出的优点。4.2信道的数学模型调制器发转换器媒质收转换器解调器编码器译码器调制信道与编码信道调制信道信源信宿编码信道（1）二对端网络（2）多对端网络调制信道模型表示已调信号通过网络所发生的变换，假定可以用表示。依赖于网络的特性，对来说是一种干扰（乘性干扰），表示加性干扰，上式可以表示为：对二对端的信号模型，输入与输出的关系：调制信道模型：信道对信号的影响主要有：乘性干扰和加性干扰。通常乘

6、性干扰是一个复杂的函数，它可能包括各种线性畸变、非线性畸变，同时由于信道的迟延、损耗特性随时间作随机变化，故k(t)只能用随机过程表示。经大量观察表明，有些信道的k(t)基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢，这类信道称为恒定参数信道。有些信道的k(t)是随机快变化的，这类信道称为随机参量信道。编码信道模型编码信道模型对信号的影响是一种数字序列的变换，用数字的转移概率来描述。P(x/y)表示发端发“y”码而收端判为“x”码的概率。由此我们知道P(0/0)与P(1/1)是正确转移的概率，而P(0/1)与P(1/0)是错误转移概率。

7、P(0/0)=1-P(1/0)P(1/1)=1-P(0/1)二进制编码信道模型图四进制编码信道模型4.3信道特性对信号传输的影响多径传播幅度衰减时变恒参信道随参信道幅频特性相频特性相移时变调制信道若要求已调信号在信道中无失真的传输，则在时域上信道输出信号和之间应满足式中，幅度衰减因子K及延迟时间td均为常数，上式被称为无失真传输的数学模型信号无失真传输：对其两端求傅立叶变换，有-jωtdFo(ω)=KFi(ω)e由于Fo(ω)=H(ω)Fi(ω)得到信道无失真传输在频域的条件，即传输函数为jφ(ω)-jωtdH(jω)=

8、H(ω)

9、e=Ke所以信道

10、无失真传输在频域中的幅频、相频条件为H(ω)=Kφ(ω)=－ωtd（1）幅—频特性（2）相—频特性无失真传输的幅频条件和相