北京邮电大学-《通信原理》辅导-信道

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1、第四章信道4.1.狭义信道与广义信道通信就是利用信号传送信息。图4.1是通信系统的框图。传信加编调发接解译解受输息密码制射收调码密信媒源器器器机机器器器者质噪声源调制信道编码信道图4.1通信系统框图信息由消息表示，消息经过编码器、调制器、发射机等通信设备变换为信号，信号通过传输媒质到达接收端，再经过接收机、解调器、译码器等通信设备反变换为消息，解出信息。信号的传输媒质称为狭义信道。如果除传输媒质外，还包括通信系统的某些设备，例如天线、收发信机、编译码器、调制解调器等所构成的部份称为广义信道。由调制器、传输媒质、解调器组成的广义信道称为编码信道；由发射机、天线、传输媒质、天线、接

2、收机所组成的广义信道称为调制信道，如图4.1所示。4.2.信道的数学模型为了分析信道的性质及其对信号传输的影响，我们需要建立信道的数学模型。信道的数学模型反映了信道的输出和输入之间的关系。4.2.1.调制信道模型经过对调制信道大量观察和分析，可得出它具有以下主要性质：1，具有一对（或多对）输入和输出端。2，大多数信道是线性的，即满足叠加原理。3，信号经过信道会有延时，并还会受到固定的或时变的损耗。40，当输入信号为时，在信道的输出端仍有噪声输出。根据上述性质，我们可以用一个两端（或多端）时变线性网络来表示调制信道，如图4.2所示。第页62ftsitsit时变线性∑s0t网络nt

3、图4.2.1.调制信道模型s0t=ftsit+nt4.2.1其中：ft为时变线性算子；nt为加性干扰。一般情况，调制信道可能有不止一个输入端（假设为m个）和不止一个输出端（假设为n个），这种调制信道的数学模型是一个多输入端和多输出端的时变线性网络如,图4.2.2所示。式（4.2.2）是这种信道模型的数学表达式。si1t时s01t变si2ts02t线si3t性网simts0nt络图4.2.2.多输入、多输出端信道模型s0jt=fjtsi1t,si2t,...simt+njtj=1,2,...n4.2.2单输入单输出调制信道是最简单也是最基本的。调制信道的输入和输出信号都是模拟信号

4、（连续信号），所以调制信道在通信理论中称为连续信道或模拟信道。如果信道模型的线性算子与时间无关（即为非时变线性算子），则信道称为恒参信道；如果线性算子与时间有关（即为时变线性算子），则信道称为时变信道；如果线性算子随时间随机变化，则称信道为随参信道。从物理角度讲，恒参信道的特性不随时间变化；时变信道的特性随时间变化；随参信道的特性随时间随机变化。4.2.2.编码信道模型编码信道的输入和输出都是数字序列（信号），因此在通信理论中称编码信道为离散信道或数字信道。编码信道的数学模型反映其输出数字序列和其输入数字序列之间的关系，通常是一种概率关系，用输入输出序列的转移概率描述。图4.2

5、.3是二进制数字传输系统的编码信道模型，其中：输出为0输出为0P0/0=P；P0/1=P输入为0输入为1第页63输出为1输出为1P1/0=P；P1/1=P输入为0输入为1P1/11。。1P0/1P1/00。。0P0/0图4.2.3二进制编码信道模型二进制编码信道模型可用转移概率矩阵表示：P00P01其中：P00=P0/0;P01=P0/1P10P11P10=P1/0;P11=P1/1如果编码信道的输入和输出为四进制码序列，则称为四进制编码信道，图4.2.4.为四进制编码信道模型。00112233图4.2.4四进制编码信道模型如果编码信道码元的转移概率与其前后码元的取值无关，则称

6、这种信道为无记忆编码信道，否则称为有记忆编码信道。如果二进制编码信道的转移概率P(0/1)=P(1/0),则称其为二进制对称编码信道。二进制无记忆对称编码信道是最简单的一种编码信道模型。由图4.1可见，编码信道包括了调制信道和调制解调器，因此其性质主要决定于调制信道和调制解调器的性质，因为编码信道的输入信号就是编码器的输出信号，其输出信号就是译码器的输入信号，所以编码信道模型对于编译码理论和技术具有重要意义，是信息论和编码理论的重要组成部份。第页644.3.恒参信道实例恒参信道的性质不随时间变化。如果实际信道的性质不随时间变化或者基本不随时间变化，或者变化极慢，则可以认为其数学

7、模型为恒参信道。4.3.1有线电信道一般的有线电信道均可看作是恒参信道。常见的有线电信道有：明线，对称电缆和同轴电缆等。明线是平行而相互绝缘的架空线路，其传输损耗较小，通频带在0.3—27KHZ之间；对称电缆是在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的电缆，其传输损耗比明线大的多，通频带在12—250KHZ之间；同轴电缆由同轴的两个导体组成，外导体是一个圆柱形的空管，通常由金属丝编织而成。内导体是金属芯线。内外导体之间填充着介质（塑料或者空气）。通常在一个大的保护套内安装若干根同轴线管芯，还装