[工学]通信原理第4章.ppt

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1、通信原理1通信原理第4章信道2主要内容：信道的定义信道的数学模型恒参信道与随参信道的传输特性信道加性噪声的统计特性重点：信道中输入与输出的关系幅频曲线、相频曲线含义幅度频率畸变、相位频率畸变多径效应及噪声特性3广义信道：包括信号的各种变换装置和传输媒介的信道信道:信号的传输通道，以传输媒介为基础的信号通道。狭义信道：仅包含信号的传输媒介，有无线和有线两大类.4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。5第4章信道4.

2、1无线信道无线信道电磁波的频率－受天线尺寸限制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传播路径地面图4-1地波传播地面信号传播路径图4-2天波传播第4章信道电磁波的分类：地波频率<2MHz有绕射能力距离：数百或数千千米天波频率：2~30MHz特点：被电离层反射一次反射距离：<4000km寂静区：7视线传播：频率>30MHz距离:和天线高度有关(4.1-3)式中，D–收发天线间距离(km)。[例]若要求D=50km，则由式(4.1-3)增大视线传播距离的其他

3、途径中继通信：卫星通信：静止卫星、移动卫星平流层通信：ddh接收天线发射天线传播途径D地面rr图4-3视线传播图4-4无线电中继第4章信道m8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频率(GHz)(a)氧气和水蒸气（浓度7.5g/m3）的衰减频率(GHz)(b)降雨的衰减衰减(dB/km)衰减(dB/km)水蒸气氧气降雨率图4-6大气衰减第4章信道9图4-7对流层散射通信地球有效散射区域第4章信道散射传播电离层散射机理－由电离层不均匀性引起频率－30~60MHz距离－1000km以上对流层散射机理－由对流层不均匀性（湍流）引起频率－10

4、0~4000MHz最大距离<600km10第4章信道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11第4章信道4.2有线信道明线12第4章信道对称电缆：由许多对双绞线组成同轴电缆图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13对称电缆传输损耗大，传输特性稳定，价格便宜、安装容易。对称电缆结构图14同轴电缆结构图同轴电缆对外界干扰具有较好的屏蔽作用，所以同轴电缆抗电

5、磁干扰性能较好。在有线电视网络中大量采用这种结构的同轴电缆。15第4章信道光纤结构纤芯包层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)16损耗与波长关系损耗最小点：1.31与1.55m第4章信道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170.3~2.70.3~15012~10812~25260~130060~4100300~9000300~12000300~6000

6、01+31+3+1224603009601800270010800架空明线架空明线对称电缆对称电缆小同轴电缆小同轴电缆中同轴电缆中同轴电缆中同轴电缆30080~1203512~188464.51.5增音段长度(km)频率范围(kHZ)通话路数线路类型三种有线电信道的性能18第4章信道4.3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193.3信道数学模型4.3.1调制信道模型（连续系统）共性:1)有一对(或多对)输入、输出端2)线性的3)对信号有延迟、损耗4)无信号输入时，仍有噪声输出时变线性网络时变线性网络模型为:时变线性网络或20

7、第4章信道4.3.1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：f[ei(t)]e0(t)ei(t)n(t)图4-13调制信道数学模型：乘性干扰。恒参信道：=常数随参信道：常数注：加性干扰。21第4章信道因k(t)随t变，故信道称为时变信道。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。22物理信道中K(ω)特性有三种典型形式1：加性噪声信道r(t)=s0(t)+n(t

8、)=ksi(t)+n(t)加性噪声信道模型232：带加性噪声的线性滤波器信道：K(ω)在信号频