第2章 信道与噪声.ppt

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1、第二章信道和噪声2.1信道的基本概念2.2恒参信道及其对信号传输的影响2.3随参信道及其对信号传输的影响2.4信道的加性噪声2.5通信中的常见噪声2.6信道容量的概念2.1信道的基本概念1.信道的定义及分类信道是信号的传输媒质。具体地说，信道是指由有线或无线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.信道的分类信道可大体分为两类：狭义信道和广义信道。狭义信道：指接在发送端设备和接收端设备中间的传输媒质。通常按具体媒质的不同可分为有线信道和无线信道。有线信道：传输媒质

2、为明线、对称电缆、同轴电缆、光缆及波导等能够看的见得媒质。有线信道是现代通信网中最常用的信道之一。无线信道：包括短波电离层反射、对流层散射等。不属于有线信道的媒质均为无线新到的媒质。特点：无线信道传输特性不如有线信道传输特性稳定，但无线信道具有方便、灵活、通信者可以移动等特点。在通信原理的分析中，从研究消息传输的观点看，我们只关心通信中的基本问题，因此信道的范围还可以扩大，这种扩大了范围的信道称为广义信道。广义信道通常也可分成两种：调制信道和编码信道。调制信道：是从研究调制与解调问题出发而构成的，它的范围是从调制器输出到解调器的输入端，见书上p1

3、8图2-1。因为，从调制和解调的角度来看，只要关心调制器的输出信号形式和解调器的输入信号形式与噪声的最终特性，不需关心信号的中间变化过程。编码信道：在数字通信系统中，如果仅着眼于编码和译码问题，就可得到另外一种广义信道----编码信道。因为从编码和译码的角度看，编码器的输出仍是某一个数字序列，而译码器的输入同样也是某一个数字序列，它们在一般情况是相同的数字序列。因此编码器的输出端到译码器的输入端的所有的转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变换的方框加以概括，即编码信道。3.信道的数学模型调制信道模型和编码信道模型（1）调制信道模型通过对调制信道

4、进行大量的考察之后，可发现它有如下主要特性：①有一对（或多对）输入端，则必然有一对（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）。输出与输入的关系有可看成是乘性干扰。如果我们了解与的特性，就能知道信道对信号的具体影响。通常信道特性是一个复杂的函数，它可能包括各种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变化，故往往只能用随机过程来描述。基本不随时间变化

5、，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的，称为恒定参量信道，简称恒参信道；随时间随机快变化，称为随机参量信道，简称随参信道加性噪声信道模型c是信道衰减因子，通常可取c=1；n(t)是加性噪声。加性噪声n(t)通常是一种高斯噪声，该信道模型通常称为加性高斯噪声信道。带有加性噪声的线性滤波器信道C(ω)在信号频带范围之内不是常数，但不随时间变化，C(ω)在信号频带范围之内不是常数，且随时间变化，电离层反射信道、移动通信信道都具有这种特性。这种信道在数学上可表示为带有加性噪声的线性时变滤波器。（2）编码信道模型编码信道是包括调制信道及调制器、解调

6、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换成另一种数字序列，故有时把编码信道看成是一种数字信道。编码信道模型输入、输出数字序列之间的关系可以用一组转移概率来表征。二进制编码信道模型输出的总的错误概率为由于信道噪声或其他因素影响导致输出数字序列发生错误是统计独立的，因此这种信道是无记忆编码信道。多进制无记忆编码信道模型2.2恒参信道及其对信号传输的影响1.恒参信道的特点恒参信道对信号传输的影响不随时间而变

7、，或者随时间变化很缓慢，通常若在数字信号中几个最长符号时间内，信道特性基本不变即可认为此信道为恒参信道。有线信道为典型的恒参信道，有代表性的例子如下。（1）对称电缆对称电缆是在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的传输媒质。（2）同轴电缆同轴电缆由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的空管（在可弯曲的同轴电缆中，它可以由金属丝编织而成），内导体是金属线（芯线）。（3）光纤信道以光导纤维（简称光纤）为传输媒质、光波为载波的光纤信道，可提供极大的传输容量。无线信道中的中、长波通信，超短波及微波视距通信等基本上也属于恒参信道，举例如下。（1

8、）无线电视距中继无线电视距中继是指工作频率在超短波和微波波段时，电磁波基本上沿视线传播，通信距离依靠中继方式延伸的无线电线路。（2）卫