通信原理课件第4章_信道与噪声.ppt

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1、通信原理电子教案第4章信道与噪声西北工业大学（2009.3）9/14/20211第4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：4.1～4.2信道的基本概念4.3信道的数学模型4.4信道特性对信号传输的影响4.5信道的加性噪声4.6信道容量的概念9/14/202124.1信道的基本概念4.1.1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；抽象地讲，

2、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。9/14/202134.1.2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

3、输出狭义信道9/14/20214编码信道调制信道9/14/202154.2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。研究的问题：信道输出信号与输入信号之间的关系。（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）。9/14/20216（3）模

4、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：f[ei(t)]--表示已调信号通过网络所发生的时变线性变换；n(t)---信道噪声与ei(t)无依赖关系，或者说n(t)独立于ei(t)，常称n(t)为加性干扰（噪声）。9/14/20217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)（依赖于网络的特性，只能用随机过程来表示），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

5、）:k(t)~t随机快变。进一步简化可以写成9/14/202182.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－－等效一个完成数字序列变换的方框。●特点：输入、输出皆为数字序列。●研究的问题：是否出现差错；出现差错可能性的大小●模型－－作用描述：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：决定于编码信道的特性；对编码信道做大量的统计分析得到。9/14/20219●正确转移

6、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（假设解调器输出码元出错相互独立）；有记忆编码信道。9/14/202110●多进制编码信道模型9/14/2021114.4信道特性对信号传输的影响4.4.1恒参信道对信号传输的影响1.引言恒参信道特征：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。恒参信道定义：由架空明线，电缆，中长波地波传播，超短波及视距波传播，人造卫星中继，光导纤维以及光视距传播等媒质构成的信道。恒参信道模型：因而可以等效为一个线性时不变网络

7、。网络的传输特性：9/14/2021122.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。9/14/202113（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9/14/2021143.幅度－频率畸变－－是指信道的幅度-频率特性偏离图4-A(a)所示关系所引起的信号畸变。问题：若传输数字信号，还会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相

8、互重叠，即码间串扰。典型电话信道插入损耗～频率特性频率(kHz)损耗9/14/2021154.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-频率特性偏离图4-