数字通信原理与技术(本科)第2章new

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1、第2章信道与噪声第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信道容量的概念第2章信道与噪声2.1信道的定义、分类与模型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。通常，我们将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。目前采用的

2、传输媒介有架空明线、电缆、光导纤维(光缆)、中长波地表波传播、超短波及微波视距传播(含卫星中继)、短波电离层反射、超短波流星余迹散射、对流层散射、电离层散射、超短波超视距绕射、波导传播、光波视距传播等。　第2章信道与噪声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。有线信道是现代通信网中最常用的信道之一。如对称电缆(又称电话电缆)广泛应用于(

3、市内)近程传输。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。无线信道的传输特性没有有线信道的传输特性稳定和可靠，但无线信道具有方便、灵活，通信者可移动等优点。第2章信道与噪声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。因为，从调制和解调的角度来看，由调制器输出端到解调器输入端的所有转换器及传输媒质，不管其中间过程如何，它们不过是把已调信号进行了某种变换而已，我们

4、只需关心变换的最终结果，而无需关心形成这个最终结果的详细过程。因此，研究调制与解调问题时，定义一个调制信道是方便和恰当的。调制信道常常用在模拟通信中。第2章信道与噪声发收调媒解编码器输出转转译码器输入制调换换器质器器器调制信道编码信道图2-1调制信道与编码信道第2章信道与噪声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

5、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第2章信道与噪声e(t)e(t)i1o1时变e(t)线e(t)i2o2性……e(t)时变线性网络e(t)网io络(a)eim(t)eon(t)(m对输入)(n对输出)(b)图2-2调制信道模型第2章信道与噪声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e(t)f[e(t)]n(t)oi式中，e(t)——输入的已调信号；　ie(t)——信道输出波形；　on(t)——信道噪声(或称信道干扰)；　f［e(t)］——

6、表示信道对信号影响(变换)的某种函数关系　i第2章信道与噪声由于f［e(t)］形式是个高度概括的结果，为了进一步理解i信道对信号的影响，我们把f［e(t)］设想成为形式k(t)·e(t)。iie(t)k(t)e(t)n(t)oi我们期望的信道(理想信道)应是k(t)=常数，n(t)=0，即e(t)ke(t)oi第2章信道与噪声2.编码信道P(0/0)“0”“0”P(1/0))1/0(P“1”“1”P(1/1)图2-3二进制无记忆编码信道模型第2章信道与噪声在这个模型里，把P(0/0)、P(1/0)、P(0/1

7、)、P(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P(0/0)P(1/0)1P(1/1)P(0/1)1第2章信道与噪声至此，我们对信道已有了一个较全面的认识，为了方便理解，把信道分类归纳如下：第2章信道与噪声2.2恒参信道及其对所传信号的影响2.2.1幅度—频率畸变图2-4典型音频电话信道的相对衰耗第2章信道与噪声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系所引起

8、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。第2章信道与噪声信道的相位—频率特性还经常