现代通信原理与技术答案第3章

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1、通信原理学习指导第章信道与噪声""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""大纲要求信道的定义、分类和模型；恒参信道的传输特性及其对信号传输的影响；随参信道传输媒质的特点，多径传播对信号传输的影响；信道容量的概念，香农公式；信道加性噪声的统计特性。内容提要信道的定义和分类信道是指以传输媒质为基础的信号通道K有狭义信道和广义信道之称狭义信道狭义信道仅指传输媒质分为有线信道和无线信道两类有线信道包括明线对称电缆同轴电缆及光纤等无

2、线信道包括地波传播短波电离层反射超短波或微波视距中继人造卫星中继散射及移动无线电信道等广义信道广义信道除了包括传输媒质外K还包括有关的转换装置K如发送设备接收设备馈线与天线调制器解调器等这种在狭义信道的基础上K扩大范围的信道称为广义信道它的引入为通信系统的一些基本问题的研究带来了方便广义信道按照它包括的功能K又可分为调制信道编码信道等K如图所示调制信道是为了方便研究调制与解调问题而定义的这时我们所关心的是调制器输出图调制信道与编码信道第章信道与噪声的信号形式解调器输入端信号与噪声

3、的最终特性编码信道是为了便于研究数字通信系统中的编码与译码问题而定义的其范围指图中编码器输出端至解码器输入端的部分需要指出K如果研究的对象和关心的问题不同K还可以定义其它形式的广义信道无论何种广义信道K传输媒质是其主要部分K通信效果的好坏K在很大程度上将依赖于传输媒质的特性信道的数学模型建立信道模型的目的是为了描述实际物理信道的特性K它有助于通信系统的分析和设计调制信道模型图调制信道模型调制信道是为研究调制与解调问题而定义的一种广义信道根据调制信道的几点共性K其模型一般

4、可抽象为输出端叠加有噪声的二端口I或多端口J的线性时变网络K如图所示其输入与输出关系如下MsIuJtpIuJoIuJgPtjIuJQoIuJIJ式中KtIuJ为输入的已调信号NtIuJ为信道对输入信号的响应波形NoIuJ为加性噪声KoIuJjp独立于tIuJNgPQ反映了信道的特性K不同的物理信道具有不同的特性一般情况下KjgPtjIuJQ可以表示为信道单位冲激响应dIuJ与输入信号的卷积K即tpIuJdIuJ#tjIuJIJ或TpI
JDI
JTjI
JIJ其中KDI
J表示信道传输特

5、性对于信号来说KDI
J可看成是乘性干扰因此K分析信道对信号的具体影响K归结为了解dIuJI或DI
JJ与oIuJ的特性根据信道传输特性DI
J不同的时变特性K调制信道又可分为恒参信道和随参信道两大类若DI
J基本不随时间变化K即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的K这类信道称为恒定参量信道K简称恒参信道如架空明线电缆中长波地波传播超短波及微波视距传播卫星中继光导纤维以及光波视距传播等都属于恒参信道若DI
J随时间随机快变化K这类信道称为随机参量信道K简称随参信道如短波电离层反射信道各种散射信道超短波移

6、动通信信道等常见的随参信道有陆地移动信道短波电离层反射信道超短波流星余迹散射信道超短波及微波对流层散射信道超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道在常用物理信道中KDI
J的特性有以下三种典型形式MIJDI
J是常数K或在信号频带范围之内是常数这类信道模型如图所示该信道的输出为sIuJtpIuJoIuJdtjIuJoIuJIJ式中Kd是信道衰减因子K通常可取dN由于加性噪声oIuJ通常是一种高斯噪声K该信道模型通常称为加性高斯噪声信道它在通信系统的分析和设计中是常用的K也是最主要的信道模

7、型通信原理学习指导图加性噪声信道模型图带有加性噪声的线性滤波器信道IJDI
J在信号频带范围之内不是常数K但不随时间变化K其模型如图所示这种信道在数学上可表示为带有加性噪声的线性滤波器K该信道输出为sIuJtpIuJoIuJdIuJ#tjIuJoIuJIJ式中K#为卷积运算IJDI
J在信号频带范围之内不是常数K且随时间变化K其模型如图所示K如电离层反射信道移动通信信道都具有这种特性这种信道在数学上可表示为带有加性噪声的线性时

8、变滤波器K信道特性可以表征为时变单位冲激响应dIuK
JK此时信道传输函数为DI
K
J该信道输出为sIuJtpIuJoIuJdIuK
J#tjIuJoIuJIJ在通信系统中K绝大部分实际信道可以用以上三种信道模型来表征图带有加性噪声的线性时变滤波器信道图