通信原理 第4章 信道

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1、第4章信道李志华本章知识点信道的定义、模型、分类恒参信道特性及例子随参信道特性及例子加性噪声信道容量4.1引言4.1.1信道的定义以传输媒质为基础的信号的通路4.1.2信道的分类狭义信道（仅指媒质）广义信道（媒质+装置）无线信道调制信道编码信道有线信道有记忆信道无记忆信道恒参信道随参信道其他分类方式线性信道和非线性信道模拟信道和数字信道4.2广义信道定义及模型4.2.1调制信道1〉定义：调制器输出端到解调器输入端的部分。调制器发转换器信道解调器收转换器传输媒质调制信道编码器输出译码器输入2〉调制信道模型：时变线性网络ei(t)e0(t)e0(t)=f

2、[ei(t)]+n(t)=K(t)ei(t)+n(t)其中，K(t)为乘性干扰，如畸变、衰落、交调和互调等。n(t)为加性干扰，如白燥声、各种地面和空间的干扰等。时变线性网络K(t)n(t)n(t)----加性噪声，不依赖于输入信号k(t)----乘性噪声，依赖于网络特性根据k(t)的相对意义，将信道分为两大类：恒参信道：k(t)不随时间变化的信道，如架空明线、电缆、光缆等随参信道：k(t)随时间变化的信道，如短波电离层反射等调制信道的性能特点：有一对或多对输入端，也一定有一对或多对输出端信道是线性的，即满足叠加原理信号通过信道需要一定的迟延时间，而

3、且还会有损耗即使没有信号输入，在信道的输出端仍有一定的功率输出（噪声）4.2.2编码信道1〉定义：编码器输出端到解码器输入端的部分。调制器发转换器信道解调器收转换器传输媒质编码信道编码器输出译码器输入调制信道2〉编码信道模型：转移概率描述P(0/0)=1-P(1/0)P(1/1)=1-P(0/1)其中：p（0/0）为收0发0的概率。正确转移概率p（1/0）为收1发0的概率。错误转移概率p（0/1）为收0发1的概率。p（1/1）为收1发1的概率。“1”“0”P（0/1）P（1/0）P（1/1）P（0/0）“0”“1”如果P（0/1）=P（1/0），则称

4、此信道为二进制对称信道。对于电话信道，基本上是对称信道。对于INTERNET网，由于下行数据量远远大于上行数据量，称为不对称信道。4.3恒参信道举例4.3.1三种有线电信道1〉明线平行而相互绝缘的架空裸线线路。特点：传输损耗低、抗干扰能力差目前已很少见，被电缆所代替。2〉对称电缆（双绞线）在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的传输媒质。对称电缆（双绞线）双绞线（线对）示意图特点：传输损耗较大，传输特性比较稳定，每一线对扭绞在一起可减小线对之间的干扰应用：电话线、网线等2〉同轴电缆由同轴的内外两个圆柱形导体组成。同轴电缆2同轴电缆的特点：抗干扰能力好

5、，传输损耗大。同轴电缆的应用：LAN中，有线电视等几根同轴电缆往往套在一个大保护套内，如书中P38图3-6所示。三种有线电信道的性能比较4.3.2光纤信道以光导纤维作为传输媒质，光波为载波信号。由高纯度的石英玻璃在高温下拉制而成。特点：不受电磁干扰也不会产生电磁干扰，传输损耗低，频带宽，线径细，质量轻，可歪曲半径小，不怕腐蚀，节省有色金属。应用：互联网的主干线，电信系统的主干线等光纤信道示意图4.3.3无线电视距中继(地面微波接力通信)工作频段在超短波、微波时，通信距离用中继方式延伸，中继距离为40~50km。特点：传输容量大，发射功率小，通信稳定可

6、靠投资少，见效快应用：长途电话，电视或某些数据的收集。4.3.4卫星中继信道卫星作为中继站，一般采用轨道在赤道平面上的同步通信卫星。特点：传输容量大，传输距离远，覆盖地域广，通信稳定可靠，传输损耗大应用：长途电话，卫星电视和数据的传输。我国的通信卫星上行频率是6GHz，下行4GHz，都处于微波波段。卫星通信示意图三颗同步地球卫星基本上可覆盖全球地球觀測衛星通訊衛星美國DSP紅外線偵察衛星铱星近地轨道卫星系统原计划中星群由77颗卫星组成，化学元素周期表中序号77的元素是Iridium(铱)。Iridium由希腊语“彩虹”一词转译而来。后来星群减为66颗

7、，但序号66的化学元素Dysprosium(镝)读来拗口，而且不愿放弃“彩虹”，故仍称铱星。方案为66+6(备用星)，高度约778公里。铱星话机使用甚小天线通过L波段接入铱星，上行链路频率29.1~29.3GHz，下行链路23.18~23.38GHz。星际链路在Ka波段运行。上行频率28.6~29.1，使用FDMA，速率2Mbps；下行频率18.8~19.3，使用TDMA，速率达到或超过64Mbps。环路时延最大8.22ms，最小2.6ms。语音通信话音质量与模拟蜂窝移动电话差不多。4.4恒参信道特性及其对信号传输的影响4.4.1恒参信道的定义乘性

8、因子K(t)〜t基本不变，即对信号传输的影响是固定不变的或缓慢变化的。它等效于一个非时变的线性网络，其传输特