现代通信电源 教学课件 作者 文元美 张树群 林家薇 黄爱华07信道与噪声.ppt

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1、第2章信道与噪声2.1信道的定义、分类与模型2.2恒参信道及其对所传信号的影响2.3变参信道及其对所传信号的影响2.4信道内的噪声(干扰)2.5通信中常见的几种噪声2.6信道容量的概念2.1.1信道的定义信道，通俗地说，是指以传输媒介(质)为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路；抽象地说，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。信道的作用是传输信号。2.1信道的定义、分类与模型2.1.2信道的分类由信道的定义可看出，信道可大体分成两类：狭义信道和广义信道。狭义信道通常按具体媒介的不同类型可

2、分为有线信道和无线信道。所谓有线信道是指传输媒介为明线、对称电缆、同轴电缆、光缆及波导等一类能够看得见的媒介。无线信道的传输媒质比较多，它包括短波电离层、对流层散射等。可以这样认为，凡不属有线信道的媒质均为无线信道的媒质。广义信道通常也可分成两种，调制信道和编码信道。调制信道是从研究调制与解调的基本问题出发而构成的，它的范围是从调制器输出端到解调器输入端调制信道常常用在模拟通信中。图2-1调制信道与编码信道实际上信道均是变参信道。如短波经空间电离层传播，电离层早晚变化，但是随时间变化很慢，而无线电波传播很快，可近似认为是恒参信道。信道有多径效应，

3、有衰落现象。2.1.3信道的模型1.调制信道通过对调制信道进行大量的考察之后，可发现它有如下主要特性：(1)有一对(或多对)输入端，则必然有一对(或多对)输出端；(2)绝大部分信道是线性的，即满足叠加原理；(3)信号通过信道需要一定的迟延时间；(4)信道对信号有损耗(固定损耗或时变损耗)；(5)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)。图2-2调制信道模型对于二对端的信道模型来说，它的输入和输出之间的关系式可表示成式中，ei(t)——输入的已调信号；eo(t)——信道输出波形；n(t)——信道噪声(或称信道干扰

4、)；f［ei(t)］——表示信道对信号影响(变换)的某种函数关系由于f［ei(t)］形式是个高度概括的结果，为了进一步理解信道对信号的影响，我们把f［ei(t)］设想成为形式k(t)·ei(t)。我们期望的信道(理想信道)应是k(t)=常数，n(t)=0，即若乘性因子K(t)不随时间变化或基本不随时间变化，则是恒参信道。若乘性因子K(t)是随机快变化的,则是随参信道。信道上有加性噪声，如高斯白噪声。一般情况下，人们认为有线信道绝大部分为恒参信道，而无线信道多为变参信道。2.编码信道在这个模型里，把P(0/0)、P(1/0)、P(0/1)、P(

5、1/1)称为信道转移概率，具体地把P(0/0)和P(1/1)称为正确转移概率，而把P(1/0)和P(0/1)称为错误转移概率。根据概率性质可知2.2恒参信道及其对所传信号的影响恒参信道等效一个非时变线性网络信道可用传函表示1、理想信道2、非理想信道即幅频特性不是常数，相频特性为非线性。原理上，只要得到信道网络的传输特性，则利用信号通过线性系统的分析方法，可计算出调制信号通过恒参信道后的变化规律。图2-4典型音频电话信道的相对衰耗2.2.1幅度—频率畸变2.2.2相位—频率畸变(群迟延畸变)所谓相位—频率畸变，是指信道的相位—频率特性偏离线性关

6、系所引起的畸变。电话信道的相位—频率畸变主要来源于信道中的各种滤波器及可能有的加感线圈，尤其在信道频带的边缘，相频畸变就更严重。相频畸变对模拟话音通道影响并不显著，这是因为人耳对相频畸变不太灵敏；但对数字信号传输却不然，尤其当传输速率比较高时，相频畸变将会引起严重的码间串扰，给通信带来很大损害。信道的相位—频率特性还经常采用群迟延—频率特性来衡量。所谓群迟延—频率特性，它被定义为相位—频率特性的导数，即若相位—频率特性用φ(ω)表示，则群迟延—频率特性(通常称为群迟延畸变或群迟延)τ(ω)为图2-5理想的群迟延特性图2-6典型电话信道的群迟延特

7、性图2-7相移失真前后的波形比较2.2.3减小畸变的措施恒参信道通常用它的幅度—频率特性及相位—频率特性来表述。而这两个特性的不理想将是损害信号传输的重要因素。此外，也还存在其它一些因素使信道的输出与输入产生差异(亦可称为畸变)，例如非线性畸变、频率偏移及相位抖动等。以上的非线性畸变一旦产生，一般均难以排除。这就需要在进行系统设计时从技术上加以重视。采用均衡的措施改善。恒参信道举例恒参信道是指由架空明线，电缆，中长波地波传播，超短波及微波视距传播，人造卫星中继，光导纤维以及光波视距传播等传输媒介构成的信道。三种有线电信道：明线－－平行而相互绝缘的

8、架空裸线线路。与电缆相比，传输损耗低，但对外界噪声敏感。目前已被电缆代替。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。