《数字通信原理》第7章+传输信道

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1、《数字通信原理》(7)冯穗力等编著电子工业出版社2012年8月2010Copyright1SCUTDT&PLabs第7章传输信道本章的基本内容：传输信道的定义与分类；信道的损耗与衰落特性；信道的统计多径模型；信道的容量分析；信道的估计与均衡。2010Copyright2SCUTDT&PLabs7.1信道的定义与分类2010Copyright3SCUTDT&PLabs信道的定义狭义信道：信号从通信发送设备发出到通信接收设备接收端所经历的传播路径。广义信道：根据不同的需要可做不同的划分狭义信道；调制信道；编码信道；信源编码信道。等等第

2、7章传输信道2010Copyright4SCUTDT&PLabs信道的定义(续)狭义的信道根据不同信道介质，可进一步划分为：有线信道：电缆、光缆等无线信道：微波信道：微波中继、卫星等短波信道：主要指电离层反射信道；散射信道：对流层散射、流星余迹散射信道等；移动通信信道：无线接入网与用户间的信道。第7章传输信道2010Copyright5SCUTDT&PLabs信道的分类恒参信道：信道特性恒定不变的信道。典型的恒参信道：有线电缆、光纤、无线视距中继等。恒参信道的传递函数可表示为传递函数的幅频和相频特性与时间无关。随参信道：信道特性随

3、时间随机变换的信道。典型的随参信道：短波电离层反射信道、对流层散射信道、流星余迹散射信道、移动通信信道等。随参信道的传递函数可以表示为传递函数的幅频和相频特性通常是频率与时间的随机函数。第7章传输信道2010Copyright6SCUTDT&PLabs电磁波信号频率划分及应用第7章传输信道2010Copyright7SCUTDT&PLabs7.2信道的损耗与衰落特性2010Copyright8SCUTDT&PLabs发送与接收信号的基本表达式发送信号通常可表达为定义复基带信号发送信号可表示为相应接收信号为其中为接收过程中的噪声干扰

4、第7章传输信道2010Copyright9SCUTDT&PLabs路径损耗在不考虑噪声干扰影响的情况下，若发送信号的功率为接收信号的功率为则路径损耗值定义为用分贝值表示的路径损耗值为在通信系统中，常常以毫瓦为基准描述信号的强弱，称为信号的dBm值，若信号的功率为瓦，则相应的dBm值为第7章传输信道2010Copyright10SCUTDT&PLabs自由空间损耗模型自由空间传输信道：发射机与接收机之间没有任何障碍，信号沿直射传播的信道(视距信道)。若记：传输距离；发射天线增益；接收天线增益；发射功率。则接收信号功率其中为信号波长(

5、：光速；：信号波长。)经自由空间传播的接收信号：其中为幅度衰减因子；为附加相移因子。第7章传输信道2010Copyright11SCUTDT&PLabs自由空间损耗模型自由空间的路径损耗为或表示为第7章传输信道2010Copyright12SCUTDT&PLabs传输路径损耗模型恒参信道的路径损耗单位长度的损耗通常是常数，损耗分析通常可在自由空间损耗模型的基础上加入与传输媒质(材料)有关的因子的影响即可。随参信道的路径损耗受信道的环境和条件的影响较大，通常只有实测和统计意义上的结果。随参信道路径损耗的主要分析方法：(1)射线跟踪模

6、型：采用几何方法来分析电波在传播过程中直射、反射和绕射等因素对信号的综合影响；在静止的环境下，射线跟踪法能够较精确地建模接收信号的功率；一般很难反映因移动产生的多普勒效应，以及因多径传输产生的时延扩展等复杂因素的影响第7章传输信道2010Copyright13SCUTDT&PLabs第7章传输信道传输路径损耗模型(续)(2)路径损耗经验模型：典型的经验模型形式上为常数其中称为天线远场参考距离。当经验模型方有效。是与公式应用环境有关的参数。环境取值范围城市宏小区城市微小区商务写字楼同层内部商务写字楼异层间商店工厂家居3.7～6.52

7、.7～3.51.6～3.52.0～6.01.8～2.21.6～3.33.02010Copyright14SCUTDT&PLabs传输信道的阴影衰落模型阴影衰落：无线电波在传播路径上遇到起伏的地形、建筑物、高大的植被等障碍物的阻挡时产生信号的衰落称之。阴影衰落的变化特性：接收机在上述障碍物之间移动时会导致阴影衰落的大小的缓慢起伏变化。影响阴影衰落的主要因素：障碍物的位置、大小和介电特性等等。通常用统计模型来描述其随机衰落特性。阴影衰落导致的功率损耗值服从对数正态分布其中造成的阴影衰落的物体的尺度与信号的传输距离相比通常不能忽略，所以

8、阴影衰落也称为中等尺度衰落。第7章传输信道2010Copyright15SCUTDT&PLabs第7章传输信道传输信道的阴影衰落模型(续)若记则即服从正态分布。大量统计获得的不同信号频率与地形地貌条件下的取值如表所示。频率MHz准平坦地形不规则地形