通信原理讲义 第1部分

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1、第二章信道2.1引言2.2信道数学模型2.3恒参信道特性及其对信号传输的影响2.4随参信道特性及其对信号传输的影响2.5随参信道特性的改善2.6信道的加性噪声2.7信道容量的概念习题2.1引言信道：信号通道狭义信道：信号的传输媒质有限信道无限信道广义信道：媒质及有关变换装置信道定义:调制器中含发滤波器，解调器中含收滤波器收、发转换器：放大，频率变换，电→电磁铁，等。2.2信道数学模型一.调制信道传输已调信号，关心的是信号的失真情况及噪声对信号的影响。已调信号的瞬时值是连续变化的，故也称调制信道为连续信号，甚至称为信道。单输入单输出

2、信道：ei(t)：模拟信号或数字信号；f[·]：线性失真，非线性失真，损耗，时变损耗等。工程上应是非线性失真足够小。8n(t)：加性噪声，与ei(t)无关。k(t)：产生乘性噪声，包括各种失真等，只有ei(t)存在时，乘性噪声才存在。恒参信道：f[·]作块变化，即信道对信号的影响是变化的，如电离层反射信道，对流层散射信道。二．编码信道输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号失真情况，但误码是由调制信道造成的，无调制解调器使收、发滤波器设计不当即n(t)引起。二进制无记忆信道二进制无记忆对称信道转移概率矩阵：p(yj/xi)

3、=p(0/0)p(1/0)p(yj/xi)=1－ε1－εp(0/1)p(1/1)εεpe=p(0)×p(1/0)+p(1)×p(0/1)pe=ε×[p(0)+p(1)]2.3恒参信道特性及其对信号传输的影响1．特性一般为线性时不变系统：Fc(t)H(w)=∣H(w)∣∣H(w)∣≠k(常数)，产生复频畸变。Ψ(w)≠-wtd，产生相位畸变。理想信道H(w)=k，对ei(t)衰减、时延。用群迟延频率特性来描述相频特性：τ(w)=dΨ(w)/dw，当τ(w)=-td时，无相频畸变。8工程设计时，应使∣H(ω)∣畸变范围及τ(ω)误差范

4、围符合要求。二．对信号传输的影响1．模拟信号∣c(ω)∣≠k，使模拟信号失真，解调后基带信号失真。τ(ω)=-td，对语音信号影响不大(耳朵对相位不敏感)，仅对视频信号影响大2．数字信号H(ω)不理想，可能造成码间串扰、误码。例：2ASK系统，设发滤波器带宽无限大，对信号传输无影响。三．克服措施：模拟通信：频域均衡，使信道、均衡器联合频率特性在信号频率范围类无畸变。数字通信：·合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰。·信道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适应信道特性变化。2.4随参信道特性及其对信号传输

5、的影响一．特性以对流层散射信道为例：10km～12km大气层8传输特点：多经传输且每条路径的衰减及时延都是二．对信号传输的影响1．发射单频信号Acosωt，瑞利衰落、频率弥散。接收信号式中由于ui(t)及ψi(t)是缓慢变化的(相对于cosω0t)，因为Xc(t)、Xs(t)、ψ(t)、V(t)也是缓慢变化的，于是k(t)可视为一个窄带随机过程。瑞利分布：均匀分布：2．发射频带信号(频率选择性衰落)以两路径为例，且衰减是恒定的；8·τ是变化的，故传输特性零点、极点是变化的。·设最大迟延为τm，则相对带宽Δf=1/τm。·当信号带宽

6、B>Δf时，R(t)波形一定有畸变。·当信号带宽B<<Δf时，R(t)时强时弱，与发射单频信号时现象相似。·为了不引起明显的选者性衰弱，B应小于Δf且采用分级接收等技术使信号稳定。2.5随参信道特性的改善一．分集接收技术分别接收若干个独立的携带同一信息的信号，并将它们合并在一起，因这些信号不可能同时被衰减掉，因而可改善随参信道的传输特性。1．分集方法（1）频率分集各频率之差大于相关带宽，不可能同时被衰落掉，频率间隔应大于相关带宽。（2）时间分集用同一频率在不同时刻传输同一信息，在不同时刻不可能同时衰落掉同一载频信号。（3）时频分集

7、(混合分集之一)例如：四时四频分集信息代码时频编码00f1、f2、f3、f4收一个码元宽度时间Ts等分四份为401f2、f1、f4、f3个时间段，分别传输4个载频，不同代10f3、f4、f1、f2码传输顺序不同。在Ts内只要能正确接11f4、f3、f2、f1收到一个频率，就可判断在Ts内传输的信息代码。（4）其它：角度分集，极化分集。2．合并方法8（1）最佳选择式选信噪比最好的一个作为接收信号。（2）等增益相加收各信号以相同增益放大相加。（3）最大比相加收各信号与信噪比成正比地放大、相加。效果：（3）最好，（1）最差。二．扩频技术

8、在扩频通信基本原理中介绍。2.6信道的加性噪声只介绍噪声带宽的有关概念：n(t)：白噪声。双边带功率谱密度Pi（f）单边带功率谱密度Pn（f）n0/2fτmfτmn0N不可能为无穷大，故白噪声的频率范围应是有限的。2.7信道参量的概念8离散信道：输