通信原理 教学课件 作者 陈启兴 第3章 信道.ppt

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1、通信原理第3章信道13.1引言3.2信道定义3.3信道数学模型3.4恒参信道举例3.5恒参信道特征及其对信号传输的影响3.6随参信道举例3.7随参信道特征及其对信号传输的影响3.8随参信道特性的改善——分集接收3.9信道的加性噪声3.10信道容量的概念第3章信道2第3章信道3.1引言信道分类：无线信道－大气，真空，海水等。有线信道－双绞线、同轴电缆、光纤恒参信道－信道的参数在通信过程中基本不随时间变化.变参信道－信道的信道参数是随时间随机变化的.广义信道－包括通信设备中有关的信息变换装置狭义信道－3第3章信道3.2信道定义信道：连接发送端和接收端通信设备之

2、间的传输媒介，把信号从发送端传输到接收端。4第3章信道3.3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5第3章信道3.3.1调制信道模型通常假设：6第3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。7第3章信道3.3.2编码信道模型二进制编码信道简单模型－无记忆信道模型P(0/0)和P(1/1)－正确转移概率P(1/0)和P(0/1)－错误转移概率P(0/0)=1

3、–P(1/0)P(1/1)=1–P(0/1)P(1/0)P(0/1)0011P(0/0)P(1/1)图4-13二进制编码信道模型发送端接收端8第3章信道四进制编码信道模型01233210接收端发送端9第3章信道3.4恒参信道举例有线恒参信道：双绞线、同轴电缆及光纤(a)双绞线导体绝缘层10第3章信道导体金属编织网保护层实心介质(b)同轴电缆高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射(c)光纤11第3章信道2.无线恒参信道：微波视距信道和卫星中继信道(a)微波中继信道(b)卫星中继信道12第3章信道3.5恒参信道特性对信号传输的影响

4、恒参信道非时变线性网络信号通过线性系统的分析方法。线性系统中无失真条件：进行傅里叶变换得信道幅频特性和相频特性分别定义为13第3章信道14第3章信道频率失真：振幅～频率特性不良引起的频率失真波形畸变码间串扰解决办法：线性网络补偿相位失真：相位～频率特性不良引起的对语音影响不大，对数字信号影响大解决办法：同上15第3章信道3.6随参信道举例常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。16第3章信道1.短波电离层反射信道17第3章信道2.散射信道18第

5、3章信道3.移动通信信道在公众地面移动通信中，无论是从基站到移动手机的下行传输，还是从手机到基站的上行传输，电波传播都经历了非常复杂的环境。一个通过无线信道传输的信号，往往会沿着一些不同的路径到达接收机。这种现象称为多径传输。19第3章信道3.7随参信道特性及其对信号传输的影响变参信道的特性：衰减随时间变化时延随时间变化多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。下面将从两个方面进行讨论。20第3章信道1.多径衰落与频率弥散设发射信号为接收信号为(4.4-1)式中－由第i条路径到达的接收信号振幅；

6、－由第i条路径达到的信号的时延；上式中的都是随机变化的。21第3章信道应用三角公式可以将式(4.4-1)改写成：(4.4-2)上式中的R(t)可以看成是由互相正交的两个分量组成的。这两个分量的振幅分别是缓慢随机变化的。式中－接收信号的包络－接收信号的相位缓慢随机变化振幅缓慢随机变化振幅22第3章信道所以，接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号：结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号。这种包络起伏称为快衰落－衰落周期和码元周期可以相比。另外一种衰落：慢衰落－由传播条件引起的。23第3章信道2.频率选择性衰落

7、与相关带宽发射信号为：f(t)仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同24第3章信道（4.4-8）则有上式两端分别是接收信号的时间函数和频谱函数，故得出此多径信道的传输函数为上式右端中，K－常数衰减因子，－确定的传输时延，－和信号频率有关的复因子，其模为25第3章信道按照上式画出的模与角频率关系曲线：曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差。而是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落现象。由于这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。图4-18多径效应26图4-18多径效应第3章信道定义：相关带宽＝1/

8、实际情况：有多条路径。设m－多径中最大的相对时延差定义：相关带