[工学]数字通信原理与技术二信道

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1、数字通信原理徐雷邮箱：xulei_marcus@126.com南京理工大学计算机学院2021/7/2212.1信道的定义和分类2.2信道的数学模型2.3恒参信道2.4变参信道2.5信道的加性噪声第二章信道2021/7/2222.1信道的定义和分类狭义信道：是指以传输媒介为基础的信号通路。它可分为有线信道与无线信道两类。有线信道：明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等。无线信道：地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等。信道可大体分成：狭义信道和广义信道。一、狭义信道2021/7/223广义信道：除包括传输媒介外，还包括有关

2、的变换装置（如：发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等等）在内的信道。在讨论通信的一般原理时，我们采用广义信道。广义信道按照功能可分为调制信道和编码信道。调制器发转换器媒质收转换器解调器调制信道编码信道编码器输出译码器输入二、广义信道2021/7/2242.1信道的定义和分类2.2信道的数学模型2.3恒参信道2.4随参信道2.5信道的加性噪声第二章信道2021/7/2251、调制信道的共性(1)有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端；(2)绝大多数的信道都是线性的，即满足叠加原理；(3)信号通过信道具有一定的迟延时间;(4)信道对信号有损

3、耗，包括固定损耗或时变损耗；(5)即使没有信号输入，在信道的输出端仍有一定的功率输出（噪声）。2.2信道的数学模型一、调制信道模型2021/7/226对于二对端的信道模型，其输出与输入的关系有eo(t)=f[ei(t)]+n(t)ei(t)——输入的已调信号；eo(t)——信道总输出波形；n(t)——加性噪声（或称加性干扰）。n(t)独立于ei(t).f[ei(t)]——已调信号通过网络所发生的（时变）线性变换。用一个二对端（或多对端）的时变线性网络来表示调制信道。2、调制信道的表示2021/7/227若f[ei(t)]写为k(t)ei(t),k(t)称

4、其为乘性干扰。eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)即为二对端信道的一种数学模型。调制信道对信号的影响可归结到两点：1)乘性干扰k(t):有些信道的k(t)不随时间变化或变化极为缓慢，称为恒（定）参(量)信道;有些信道的k(t)是随机快变化的，称为随(机)参(量)信道，它是非恒参信道的统称。2)加性干扰n(t):n(t)独立于ei(t)。3、调制信道对信号的影响2021/7/228若解调器每个输出码元的差错发生是相互独立的，则信道是无记忆的，即一码元的差错与其前后码元是否发生差错无关。编码信道模型可以用数字信号的转移概率来描述。P(0/0)、P(1/0

5、)、P(0/1)、P(1/1)称为信道转移概率。P(0/0)、P(1/1)是正确转移概率；P(1/0)、P(0/1)是错误转移概率。P(0/0)+P(1/0)=1,P(0/1)+P(1/1)=11、无记忆二进制编码信道模型二、编码信道模型2021/7/2292、无记忆多进制编码信道模型转移概率完全由编码信道的特性所决定。一个特定的编码信道，有确定的转移概率。2021/7/22102.1信道的定义和分类2.2信道的数学模型2.3恒参信道2.4随参信道2.5信道的加性噪声第二章信道2021/7/22112.3恒参信道恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化

6、极其缓慢的。它等效于一个非时变的线性网络。得到网络的传输特性，就可得到已调信号通过恒参信道的变化规律。可用幅度—频率特性及相位—频率特性来表征。要使任意一个信号通过线性网络不产生波形失真，网络的传输特性应该具备以下两个理想条件：（1）网络的幅频特性是一个不随频率变化的常数;（2）网络的相频特性应与频率成线性关系。网络的传输特性可以表示为：一、恒参信道特性及其对传输的影响2021/7/22121、幅度—频率畸变是由信道的幅度—频率特性的不理想所引起的。解决方案：要求改善电话信道中的滤波性能，或者再通过一个线性补偿网络，使衰耗特性曲线变得平坦(均衡)。原因：

7、有线电话信道中可能存在各种滤波器、混合线圈、串联电容和分路电感等。影响：模拟信号波形失真；数字信号码间干扰。典型音频电话信道低频端截止频率约在300Hz以下，每倍频程衰耗升高15－25dB；在300－1100Hz范围内衰耗比较平坦;在1100－2900Hz之间，衰耗通常是线性上升的(2600Hz的衰耗比1100Hz处高8dB)；不均匀衰耗必然使传输信号的幅度随频率发生畸变，引起信号波形的失真。在2900Hz以上，每倍频程增加80－90dB。2021/7/22132、相位—频率畸变指信道的相位—频率特性偏离线性关系所引起的畸变。经常采用群迟延—频率特性来表

8、示。（相位特性对频率求导）解决方案：群迟延畸变也是线性畸变，可采用相位均衡技术补