数据通信原理第04章信道

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1、数据通信原理第4章信道信道连接发送端和接受端的通信设备，其功能是将信号从发送端传送到接收端。第4章信道2第4章信道信道分类：无线信道－电磁波（含光波）有线信道－电线、光纤信道中的干扰：有源干扰－噪声无源干扰－传输特性不良本章重点：介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响。3主要内容：1、无线信道2、有线信道3、信道的数学模型4、信道的特性对信号传输的影响5、信道的噪声6、信道容量44.1无线信道无线信道利用电磁波在空间的传播来实现。要求天线的尺寸不小于电磁波波长的1/10。根据通信距离分类：地波天

2、波视波54.1无线信道地球大气层的结构对流层：地面上0~10km平流层：约10～60km电离层：约60～400km地面对流层平流层电离层10km60km0km6电离层对于传播的影响反射散射大气层对于传播的影响散射吸收4.1无线信道789传播路径地面图4-1地波传播电磁波的分类：1、地波频率<2MHz有绕射能力距离：数百或数千千米10地面信号传播路径图4-2天波传播电磁波的分类：2、天波频率：2~30MHz特点：被电离层反射一次反射距离：<4000km寂静区：11电磁波的分类：3、视线传播：频率>30MHz距离

3、:和天线高度有关式中，D–收发天线间距离(km)。ddh接收天线发射天线传播途径D地面rr图4-3视线传播m12[例]若要求D=50km，则由式(4.1-3)m13增大视线传播距离的其他途径中继通信：无线电中继卫星通信：静止卫星、移动卫星平流层通信：位于平流层的高空平台电台图4-4无线电中继14散射传播1、电离层散射机理－由电离层不均匀性引起频率－30~60MHz距离－1000km以上15图4-7对流层散射通信地球有效散射区域散射传播2、对流层散射机理－由对流层不均匀性（湍流）引起频率－100~4000MHz

4、最大距离<600km163、流星流星余迹散射流星余迹特点：高度80~120km，长度15~40km存留时间：小于1秒至几分钟频率－30~100MHz距离－1000km以上特点－低速存储、高速突发、断续传输图4-8流星余迹散射通信流星余迹17常用民用通信方式：蜂窝网：特高频频段卫星通信：特高频和超高频频段18主要内容：1、无线信道2、有线信道3、信道的数学模型4、信道的特性对信号传输的影响5、信道的噪声6、信道容量194.2有线信道分类明线对称电缆同轴电缆201、明线是指平行架设在电线杆上的架空线路。212、对

5、称电缆：由许多对双绞线组成3、同轴电缆图4-9双绞线导体绝缘层导体金属编织网保护层实心介质图4-10同轴线为什么叫做双绞线？22光纤---传播光信号的有线信道发明者：华裔科学家高锟高锟教授发明的“纤维光学”在全球获得广泛应用，并在香港知识产权署与香港发明家协会联办的“二十世纪十大最受港人欢迎发明品”选举中入榜。23光纤---结构纤芯包层分类按折射率分类阶跃型梯度型按模式分类多模光纤单模光纤折射率n1n2折射率n1n27～10125折射率n1n2单模阶跃折射率光纤图4-11光纤结构示意图(a)(b)(c)24损

6、耗最小点：1.31与1.55m损耗与波长关系0.70.91.11.31.51.7光波波长（m）1.55m1.31m图4-12光纤损耗与波长的关系25主要内容：1、无线信道2、有线信道3、信道的数学模型4、信道的特性对信号传输的影响5、信道的噪声6、信道容量264.3信道的数学模型信道模型的分类：调制信道编码信道编码信道调制信道274.3.1调制信道模型式中－信道输入端信号电压；－信道输出端的信号电压；－噪声电压。通常假设：这时上式变为：－信道数学模型284.3.1调制信道模型因k(t)随t变，故信道称

7、为时变信道。因k(t)与ei(t)相乘，故称其为乘性干扰。因k(t)作随机变化，故又称信道为随参信道。若k(t)变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。294.3.1调制信道模型f[ei(t)]e0(t)ei(t)n(t)图4-13调制信道数学模型304.3.2编码信道模型二进制编码信道简单模型－无记忆信道模型P(0/0)和P(1/1)－正确转移概率P(1/0)和P(0/1)－错误转移概率P(0/0)=1–P(1/0)P(1/1)=1–P(0/1)P(1/0)P(0/1)

8、0011P(0/0)P(1/1)图4-13二进制编码信道模型发送端接收端314.3.2编码信道模型四进制编码信道模型01233210接收端发送端32主要内容：1、无线信道2、有线信道3、信道的数学模型4、信道的特性对信号传输的影响5、信道的噪声6、信道容量334.4信道特性对信号传输的影响按调制信道模型，分类：恒参信道非时变线性网络随参信道时变网络344.4信道特性对信号传输的影响恒参信道的影响恒参