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时间:2019-07-22
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1、第二章:无线信道(1/38)信道是通信系统必不可少的组成部分,信道特性的好坏直接影响到系统的总特性。无线通信与一般通信的最主要不同之处,就在于其无线信道的特性。本节主要介绍信道的基本概念和常见信道的一般特性,以及不同信道对所传信号的影响和改善信道特性的办法。1第二章:无线信道(2/38)信道的定义信道是指以传输媒介(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。2第二章:无线信道(3/38)通常,将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。与之对应的是广义信道。信道的分类狭义信道
2、通常按具体媒介的不同类型可分为有线信道和无线信道。广义信道通常也可分为两种,调制信道和编码信道。3第二章:无线信道(4/38)4第二章:无线信道(5/38)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,发现它有如下主要特性:(1)有一对(或多对)输入端,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延迟时间。(4)信道对信号有损耗(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功率输出(噪声)。由此看来,可用一个二对端(或多对端)的时变线性网络去替代调制信道作调制信道模型,如图所示。5第二章:无线信道(6/
3、38)6第二章:无线信道(7/38)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为了进一步理解信道对信号的影响,把上式写成为一个信号与干扰相乘的形式:7第二章:无线信道(8/38)我们期望的信道(理想信道)应是k(t)=常数、n(t)=0,即实际中,乘性干扰k(t)一般是一个复杂的函数,它可能包括各种线性畸变、非线性畸变、交调畸变、衰落畸变等,而且往往只能用随机过程加以表述。8第二章:无线信道(9/38)恒参信道:k(t)可看成不随时间变化或变化极为缓慢的一类信道;变参信道:或称为随参信道,它是非恒参信道的统称,或者说k(t)是随时间随机变化的信道。一般情况下,认为有线信道绝大
4、部分为恒参信道,而无线信道大部分为随参信道。9第二章:无线信道(10/38)2.编码信道编码信道包括调制信道及调制器、解调器在内的信道。它与调制信道模型有明显的不同:即调制信道对信号的影响是通过k(t)和n(t)使调制信号发生“模拟’’变化,而编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换,即把一种数字序列变成另一种数字序列。故有时把编码信道看成是一种数字信道。编码信道的模型可用数字信号的转移概率来描述。10第二章:无线信道(11/38)11第二章:无线信道(12/38)恒参信道及其对所传信号的影响恒参信道等效于一个非时变的线性网络。只要得到这个网络的传输特性,则利用信号通过线性系统的分析方法,就
5、可求得调制信号通过恒参信道后的变化规律。网络的传输特性通常可用幅度—频率特性和相位—频率特性来表示。12第二章:无线信道(13/38)1.幅度—频率畸变13第二章:无线信道(14/38)2.相位—频率畸变所谓相位—频率畸变(群迟延畸变),是指信道的相位—频率特性偏离线性关系所引起的畸变。信道的相位—频率特性经常采用群迟延—频率特性来衡量:14第二章:无线信道(15/38)15第二章:无线信道(16/38)16第二章:无线信道(17/38)17第二章:无线信道(18/38)3.减小畸变的措施为了减小幅度--频率畸变,一般再通过一个线性补偿网络,使衰耗特性曲线变得平坦。称之为“均衡”。均衡的方式有
6、时域均衡和频域均衡。相位—频率畸变(群迟延畸变)如同幅频畸变一样,也是一种线性畸变。因此,采用相位均衡技术也可以补偿群迟延畸变。18第二章:无线信道(19/38)变参信道及其对所传信号的影响1.变参信道传输媒介通常具有以下特点:(1)对信号的衰耗随时间的变化而变化。(2)传输时延随时间也发生变化。(3)具有多径传播(多径效应)。19第二章:无线信道(20/38)2.产生多径效应的分析多径传播后的接收信号将是衰减和时延随时间变化的各路径信号的合成。若设发射信号为Acosωct,则经过n条路径传播后的接收信号r(f)可用下式表述:20第二章:无线信道(21/38)21第二章:无线信道(22/38)
7、22第二章:无线信道(23/38)其中a(t)是多径信号合成后的包络,即而φ(t)是多径合成后的相位,即23第二章:无线信道(24/38)可以得到如下结论:(1)从波形上看,多径传播的结果使单一载频信号Acosωct变成了包络和相位都变化(实际上都受到调制)的窄带信号。(2)从频谱上看,多径传播引起了频率弥散(色散),即由单个频率变成了一个窄带频率。(3)多径传播会引起选择性衰落。通常将由于电离层
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