通信原理 第3章new

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1、第三章信道主要内容：重点：信道的定义信道中输入与输出的关系信道的数学模型幅频曲线、相频曲线含义恒参信道与随参信道的传幅度频率畸变、相位频率输特性畸变信道加性噪声的统计特性多径效应及噪声特性信道容量影响信道容量的因素3.1引言3.2信道定义3.3信道数学模型3.4恒参信道举例3.5恒参信道特性及对信号传输的影响3.6随参信道举例3.7随参信道特性及对信号传输的影响3.8随参信道特性的改善——分集接收3.9信道的加性噪声3.10信道的容量3.1引言信道:信号的传输通道广义信道：包括信号的各种变换装置和传输

2、媒介的信道狭义信道：仅包含信号的传输媒介，有无线和有线两大类.3.2信道定义调制信道广义信道编码信道根据研究的对象和关心的问题来定义信道的范畴编调发收解译制转媒转码调码换质换器器器器器器调制信道离连散续编码信道信信号号3.3信道数学模型3.3.1调制信道模型（连续系统）共性:1)有一对(或多对)输入、输出端2)线性的3)对信号有延迟、损耗4)无信号输入时，仍有噪声输出时变线性网络模型为:ei1(t)eo1(t)时变时变线性或ei(t)线性eo(t)网络网络ein(t)eon(t)如果网络的函数变换关系定义为k(t)则有e

3、0(t)k(t)ei(t)n(t)注：k(t)：乘性干扰。恒参信道：:k(t)=常数随参信道：k(t)常数n(t):加性干扰。3.3.2编码信道模型（离散系统）信道对信号的影响是序列变换,信道的失真以误码率体现例如:二进制数字传输的编码信道00令码元发生错误相互独立,11即信道无记忆信道性能：用转移概率描述P(0/0)=1-P(1/0)P(0/0),P(1/1)为正确转移概率P(1/1)=1-P(0/1)P(1/0),P(0/1)为错误转移概率转移概率由统计分析得到四进制:001122333.4恒参信道举例3.4

4、.1、有线电信道明线、对称电缆、同轴电缆表3-1三种有线电信道的性能3.4.2、光纤光波为载波。不易受干扰中继:信号放大3.4.3、无线电视距中继工作频率：超短波和微波，沿视线传输，如微波网3.4.4、卫星中继同步卫星为中继站3.5恒参信道特性及对信号传输的影响恒参信道可等效为线性时不变网络，只要得到网络的传输特性，就可知信道对信号的影响网络的传输特性用幅频函数、相频函数描述3.5.1幅度-频率畸变----传输特性的不均匀衰耗引起网络的幅频特性曲线不理想，表现为随着信号频率的升高信道衰耗快速增加，对数字信号会造成码间串扰

5、。改善措施：增加均衡器、线性补偿网络3.5.2相位-频率畸变网络的相频特性非线性（来源于阻抗性元件）所引起的畸变。主要影响数字信号,引起严重的码间串扰群迟延-频率特性设相频特性为φ(ω）=ωtd(ω)定义：群迟延频率特性τ(ω)dω()理想时：kω相位—频率特性0()k群迟延—频率特性0实际中：群迟延不为常数。说明不同的频率的信号经过信道传输后，到达输出端的相对时间不一致。3.6随参信道3.6.1短波电离层反射信道波长为100~10m,频率为3~30MHz的信号1.传播路径利用离地面60~600km

6、的电离层反射信号。电离层分为D、E、F、F四层，其中D、F夜间消失1212.多径传播信号的传播路径图原因:1)多次反射；2)几个反射层；3)电离层不均匀引起的漫射；4)磁场影响，使电磁波来分裂成寻常波，非寻常波。3.应用优点：功率小，距离远，地形随意，合适的频宽，保密；缺点：可靠性差，工作频率变，多径失真，干扰大。3.6.2对流层散射信道1、传播距离约100~500km利用离地面10~12km以下的大气对流层，对流层中大气湍流运动产生不均匀性，引起电波的散射，可提供12~240频分复用话路，可靠性99.9%。对流层散射传

7、播路径的示意图主要特征：1、衰落1）慢衰落：气象引起。每季月、日信号强度变化2）快衰落：多径传播。使信号的幅度和相位快速随机变化其克服方法：分集接收。2、传播损耗1）自由空间能量扩散损耗2）散射损耗13、信道允许频带Bc：BBm：最大多径时延差信号cm例子4、天线与媒介间的耦合损耗3.7随参信道特性及对信号传输的影响随参信道的三个特点：1）衰耗随时间而变；2）时延随时间而变；3）多径传播。随机信号的统计特性用它的概率分布或数学特征表述3.7.1接收信号R(t)的描述设发射信号为Acosωt接收信号为R(t)0n

8、R(t)μi(t)cosω0tτi(t)μi(t):第i条路经的接收信号振幅i1nτi(t):第i条路经的传输延时μi(t)cosω0ti(t)i1nnμi(t)cosω0tcosi(t)μi(t)sinω0tsini(t)i1i1X(t)cosωtX(t)sinωtc