北邮通信原理课件-第八章信道.ppt

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1、第八章信道传输信息的通道，其特性对通信系统的性能有很大的影响1本章内容信道模型连续信道离散信道恒参信道：无失真条件随参信道：多径衰落，平衰落/频率选择性衰落，相干带宽、时延扩展、相干时间、Doppler扩展分集接收信道容量信道正交复用2信道的概念（1）信道从具体物理媒质以及设备抽象出来的概念，不同情况下其含义不同狭义信道传输媒质广义信道把媒质和部分系统的设备看成信道。3信道的概念（2）4恒参信道如果信道特性基本不随时间变化，则称为恒参信道，时下更通行的叫法是静态信道(staticchannel)或者时不

2、变信道(timeinvariantchannel)。例如：光纤信道；无线视距中继信道；卫星中继信道。5恒参信道：微波中继信道6恒参信道：卫星中继信道7随参信道如果信道特性随时间随机变化，则称随参信道，更通行的叫法是：衰落信道(fadingchannel)时变信道(time-variantchannel)。例如：陆地移动信道短波电离层反射信道8陆地移动信道反射波与散射波移动信道的传播路径平滑表面反射9短波电离层反射信道由于太阳辐射的紫外线和X射线，使离地面60~600km的大气层成为电离层。频率范围为3~

3、30MHz(波长为10~100m)的短波F2层是反射层,D、E层吸收电波10(a)一次反射和两次反射；(b)反射区高度不同；(c)寻常波与非寻常波；(d)漫射现象11连续时间信道模型变换加性噪声或者干扰恒参信道：系统时不变，n(t)平稳随机过程随参信道：系统时变，orn(t)非平稳随机过程。12连续时间信道模型：噪声加性干扰干扰源：人为干扰，自然干扰，内部干扰干扰信号的特性：窄带干扰：频率集中在一个窄带内。脉冲干扰：脉宽比脉冲间隔小很多。起伏噪声：时间上连续，频域具有非常大的带宽。典型例子为热噪声。1

4、3离散时间信道离散信道：输入输出是离散信号描述方法:信道转移概率。输入序列：输出：完全描述了信道的特性。转移概率：14离散无记忆信道如果编码信道码元的转移概率与其前后码元的取值无关，则称为无记忆信道；否则成为有记忆信道。本课中，若无特别说明，总假设离散信道是无记忆的。15二元离散信道模型离散信道的输入和输出都是离散信号1010P（1/1）P（0/1）P（1/0）P（0/0）转移概率矩阵其中P00=P（0/0）；P01=P（0/1）P10=P（1/0）；P11=P（1/1）二元对称信道BSC(Binary

5、symmetricchannel)。16四进制编码信道如果离散信道的输入和输出为四进制序列，则称为四进制编码信道0123012317恒参信道特性及其对信号传输的影响18信道不失真条件信道不失真条件：(1)对信号在幅度上产生固定的衰减(2)对信号在时间上产生固定的迟延19理想信道传输特性10信号无失真20限带信号频谱&不失真信道实际的信号常常是限带的1001理想低通理想带通21信道的时延特性&群时延特性信道：时延：群时延：当相频特性是一条通过原点的直线时，时延特性与群时延特性相同；不满足上述条件时，

6、它们不相同。时延特性为常数时，信号传输不引起信号的波形失真；群时延特性为常数时，信号传输不引起信号包络的失真。22例：信道群时延常数，包络不失真23随参信道特性及其对信号传输的影响随参：时变24随参信道的数学模型1随参信道的三个特点：⑴对信号的衰减随时间变化⑵对信号的时延随时间变化⑶多径传播25随参信道的数学模型2μi(t),φi(t)与cosωct相比，变化缓慢得多，因此r(t)可看作是窄带随机过程26随参信道对信号传输的影响1平坦性衰落：码元间隔若：则：27随参信道对信号传输的影响2平坦性衰落平坦

7、性衰落基本不变变化中心极限定理：高斯过程瑞利分布均匀分布若有一径强信号，则包络为莱斯分布瑞利衰落28以两径传播为例:模型的传输特性为：传输特性的幅度-频率特性为频率选择性衰落码间串扰，信息信号波形畸变29幅频特性曲线如图:当（n为整数）时，出现传播极点；当时，出现传输零点。相对时延差随时间变化，传输特性的零点、极点也随时间变化从频域看，不同频率的分量，产生不同的衰落。这种衰落称为频率选择性衰落。30平坦衰落VS频率选择性衰落：平坦衰落：频率选择性衰落信号带宽相干带宽信号带宽<<相干带宽，平坦性衰落31移

8、动信道的多普勒扩展移动台的移动方向入射波方向32相干时间、快衰落、慢衰落33同时考虑多径与多普勒效应平坦衰落信道平坦性快衰落信道平坦性慢衰落信道。频率选择性信道频率选择性快衰信道频率选择性慢衰落信道。34衰落信号的路径损失、慢衰落与快衰落35分集接收的原理随参信道特性的改善——分集接收分散接收，接收端能得到多个携带同一信息的、衰落特性统计独立的信号；集中处理，即接收端把收到的多个统计独立的衰落信号进行适当的合并，从而降低衰落的影响，改善系