通信原理基础教程 教学课件 作者 黄葆华ch3.ppt

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1、通信原理第3章信道沈忠良9/16/20211CP第3章信道第3章信道3.1引言3.2信道的定义、分类和模型3.3恒参信道及其传输特性3.4随参信道及其传输特性3.5随参信道特性及其对信号传输的影响3.6随参信道特性的改善—分集接收3.7信道容量的概念9/16/20212CP第3章信道3.1引言信道是指以传输媒质为基础的信号通道，是通信系统必不可少的组成部分，对系统性能起着至关重要的作用。本章从不同的角度对信道进行分类，并从数学分析的角度将实际信道抽象为信道模型，研究不同信道的特点及其对信号传输的影响。并对几种主要的具体信道作了介绍。最后，介绍了信道容量有关的概

2、念。9/16/20213CP第3章信道3.2信道的定义、分类和模型3.2.1信道的定义信道：以传输媒质为基础的信号通道。狭义信道：即信号的传输媒质；广义信道：除传输媒质外，还包括通信系统中有关的电路或部件，如收发设备、天馈线、调制解调器等。发转换器译码器媒质解调器调制器编码器收转换器调制信道编码信道输入输出图3.2.1调制信道和编码信道9/16/20214CP第3章信道3.2.2信道的分类按照传输媒质分为有线信道和无线信道：有线信道：架空明线、双绞线、覆线、多芯屏蔽线、同轴电缆、光缆等；无线信道：中长波地波传播、短波电离层反射、超短波及微波视距传播、人造卫星中

3、继、超短波流星余迹散射及移动无线电信道等。按传输媒质特性分为恒参信道和变参信道：恒参信道：传输媒质特性不随时间变化或变化极其缓慢变参信道(也称随参信道):传输媒质的特性随着时间变化按信道的定义，信道分为狭义信道和广义信道，其中广义信道又可分为调制信道和编码信道。9/16/20215CP第3章信道3.2.3信道的模型-调制信道模型从研究调制与解调的角度出发而构成，特点：有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理；信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间；信号通过信道会受到固定的或时变的损耗；即使没有信号输入，在信道的

4、输出端仍可能有一定的输出（噪声）；传输连续信号，也称连续信道。时变线性网络图3.2.2调制信道模型9/16/20216CP第3章信道3.2.3信道的模型-调制信道模型输出与输入之间的关系可表示成假定能把写为的形式，即则称为乘性干扰，　称为加性干扰乘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，其迟延特性和损耗特性随时间作随机变化。恒参信道：不随时间变化或基本不变化随参信道：随机快变化9/16/20217CP第3章信道3.2.3信道的模型-编码信道模型从研究编码与译码的角度出发而构成，其输入输出为离散数字序列，也称离散信道。编码信道模型可以用数字的

5、转移概率来描述：这里假设解调器每个输出码元的差错发生是相互独立的即信道是无记忆的。与称为正确转移的概率与称为错误转移的概率且有：显然:P(0/1)P(1/0)P(1/1)P(0/0)0011图3.2.3简单二进制编码信道模型9/16/20218CP第3章信道3.3恒参信道及其传输特性3.3.1有线信道1．架空明线2．双绞线3．同轴电缆4．光纤信道3.3.2无线视距中继，的单位是m，　的单位是km3.3.3卫星中继信道9/16/20219CP第3章信道3.3.4恒参信道传输特性恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。其传输特性可以等效为一个线性时不

6、变网络。线性网络的传输特性可以用幅度频率特性和相位频率特性来表征。图3.3.7等效非时变线性网络h(t)~H()9/16/202110CP第3章信道恒参信道传输特性与不失真条件网络传输特性可由幅频特性及相频特性来描述表示为：由相位特性定义群时延─频率特性：不失真的条件从而：(a)(b)(c)000理想信道的幅频、相频及群时延—频率特性曲线9/16/202111CP第3章信道恒参信道两种失真及其影响幅频失真:也称为频率失真，使信号的不同频率分量受到不同衰减，从而导致信号波形失真。图3.3.9典型音频电话信道的衰耗－频率特性曲线35008002000280030

7、006(a)0300A(f)/dB3020100120024003600f/Hz(b)A(f)/dBf/Hz9/16/202112CP第3章信道恒参信道两种失真及其影响相频失真:也称群时延失真，使信号的不同频率分量产生不同的时延，从而导致信号波形失真。基波谐波合成波基波谐波合成波（a）（b）图3.3.10群延迟产生畸变的例子9/16/202113CP第3章信道恒参信道两种失真及其影响幅频及相频失真均导致信号波形失真，会引起数字信号波形畸变，相邻码元在时间上产生重叠，造成码间干扰。二者都属于线性失真，可以通过对信道的均衡来加以改善，也就是通过一个线性补偿网络，对

8、信道的幅频和相频特性进行补偿，使之趋于