第5讲-无线信道、有线信道.ppt

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1、通信原理电子教案广东海洋大学信息学院2012年9月《通信原理》电子教案授课班级：通信1103班、通信1104班授课教师：广东海洋大学信息学院梁能第3章信道任何一个通信系统，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：3.1信道的基本概念3.2恒参信道及其对所传信号的影响3.3随参信道及其对所传信号的影响3.4信道的加性噪声3.5信道容量的概念3.1信道的基本概念3.1.1信道的定义通俗地说，信道是指以传输媒介为基础的

2、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，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。3.1.2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

3、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信道信道分类：无线信道－电磁波（含光波）；有线信道－电线、光纤。信道中的干扰：有源干扰－噪声；无源干扰－传输特性不良。本章重点：介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响。无线信道无线信道电磁波的频率－受天线尺寸限制地球大气层的结构对流层：地面上0~10km平流层：约10～60km电离层：约60～400km地面对流层平流层电离层10km60km0km电离层对于传播的影响反射散射大气层对于传播的影响散射吸收频率(GHz)

4、(a)氧气和水蒸气（浓度7.5g/m3）的衰减频率(GHz)(b)降雨的衰减衰减(dB/km)衰减(dB/km)水蒸气氧气降雨率图3-1大气衰减传播路径地面图3-2地波传播地面信号传播路径图3-3天波传播电磁波的分类：地波频率<2MHz有绕射能力距离：数百或数千千米天波频率：2~30MHz特点：被电离层反射一次反射距离：<4000km寂静区：视线传播：频率>30MHz距离:和天线高度有关(4.1-3)式中，D–收发天线间距离（km）。[例]若要求D=50km，则由式（4.1-3）增大视线传播距离的其他途径中继通信：

5、卫星通信：静止卫星、移动卫星平流层通信：ddh接收天线发射天线传播途径D地面rr图3-4视线传播图3-5无线电中继m图3-6对流层散射通信地球有效散射区域散射传播电离层散射机理－由电离层不均匀性引起频率－30~60MHz距离－1000km以上对流层散射机理－由对流层不均匀性（湍流）引起频率－100~4000MHz最大距离<600km流星流星余迹散射：流星余迹特点－高度80~120km，长度15~40km存留时间：小于1秒至几分钟。频率－30~100MHz。距离－1000km以上。特点－低速存储、高速突发、断续传输。

6、图3-7流星余迹散射通信流星余迹有线信道明线对称电缆：由许多对双绞线组成同轴电缆图3-8双绞线导体绝缘层导体金属编织网保护层实心介质图3-9同轴线光纤结构纤芯包层按折射率分类阶跃型梯度型按模式分类多模光纤单模光纤折射率n1n2折射率n1n27～10125折射率n1n2单模阶跃折射率光纤图3-10光纤结构示意图(a)(b)(c)损耗与波长关系损耗最小点：1.31与1.55m。0.70.91.11.31.51.7光波波长（m）1.55m1.31m图3-11光纤损耗与波长的关系3.1.3信道的数学模型1.调制信道

7、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）。（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：f[ei(t)]--表示已调信号

8、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）。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，