数字通信原理第3章-信道 (2).pdf

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1、基本内容¢信道定义¢信道数学模型¢恒参信道特性及其对信号传输的影响¢随参信道特性及其对信号传输的影响11.信道定义(1)¢影响通信系统可靠性能的两个主要因素：噪声和信道传输特性的不理想¢信道：信号通道，必不可少¢狭义信道：信号的传输媒质(在发送器和接收器之间的物理通路)¢导向传输媒体：电磁波被导向沿着固体媒体传播¢金属导体：双绞线、同轴电缆¢光纤¢非导向媒体：自由空间¢无线电(短波、微波、卫星)、红外线21.信道定义(2)1021031041051061071081091010101110121013101410151016Hz双绞线同轴电缆电话业

2、务FM无线电和TVAM无线电地面微波接力光纤海事无线电卫星无线电红外线紫外线可见光微波31.信道定义(3)¢广义信道：除传输媒质外，还包括通信系统的某些设备所构成的部份¢调制信道：从调制器输出端到解调器输入端∼已调信号∼数字序列¢编码信道：从编码器输出端到译码器输入端¢根据具体问题来选择不同类型的信道发收调解解调器输出编码器输出转媒转制调换质换器器器器调制信道编码信道42.信道数学模型(1)¢反映信道输出和输入之间的关系¢调制信道模型：传输已调信号，关心的是信号的失真情况及噪声对信号的影响。已调信号的瞬时值是连续变化的，故也称为连续信道，甚至称为信

3、道¢具有一对(或多对)输入和输出端¢绝大多数信道是线性的¢有时延、损耗¢输入信号为0时，信道输出端仍有一定功率输出52.信道数学模型(2)et()etoi()=+f⎡⎤⎣⎦et()nt()i[]fnt()¢f[·]：信道线性算子¢恒参信道：f[·]~非时变线性算子¢时变信道：f[·]~时变线性算子¢随参信道：f[·]~随时间随机变化f⎡⎤⎣⎦etii()=ktet()()etktetntoi()=+()()()kt()∼乘性干扰，包括各种线性和非线性畸变n(t)∼加性噪声(干扰)，与e(t)独立i62.信道数学模型(3)¢编码信道模型¢一种数字序

4、列的变换，也称为离散或数字信道¢包含调制信道→依赖于调制信道的性能¢噪声的干扰体现在误码上，关心的是误码率而不是信号失真情况→使用转移概率来描述¢无记忆编码信道：信道码元的转移概率与其前后码元的取值无关¢有记忆编码信道：信道码元的转移概率与其前后码元的取值有关72.信道数学模型(4)¢无记忆二进制编码信道模型¢对称编码信道：二进制编码信道的转移概率P(0/1)=P(1/0)¢非对称编码信道：二进制编码信道的转移概率P(0/1)≠P(1/0)¢无记忆四进制编码信道模型⎡PP(00)(01)⎤⎢⎥⎣PP()10()11⎦PPP=+(0)(1/0)PP(

5、1)(0/1)e83.1恒参信道举例(1)¢双绞线¢既可用于模拟传输，也可用于数据传输¢带宽依赖于线的粗细和传输距离¢无屏蔽双绞线(UTP)¢屏蔽双绞线(STP):以箔屏蔽来减少干扰93.1恒参信道举例(2)¢同轴电缆铜芯¢基带同轴电缆：50Ω，为数据通信传输基带数字信绝缘层号，局域网中广泛使用外导体¢10Mb/s,1km¢宽带同轴电缆：75Ω，多用于CATV系统，传送频保护套分复用的模拟信号¢6MHz/300~400MHz，100km¢单向放大器103.1恒参信道举例(3)¢光纤¢纤芯和包层构成的双层通信圆柱体，依靠光波承载信息¢光纤传输系统：光

6、源、光纤线路和光电探测器光源光调制器光纤线路光探测器调制电信号解调电信号基带处理基带处理113.1恒参信道举例(4)¢常用的三个波长窗口123.1恒参信道举例(5)¢光纤的传送模式纤芯/包层特性输入电信号输出电信号h2h1多模阶跃光纤波长:850,1300nmh2h1多模缓变光纤h2h1光纤的直径减小到单模光纤波长:1300,1550nm一个光波波长133.1恒参信道举例(6)¢光纤的特点¢传送速率高，通信容量大(25~30THz带宽/波段)。目前，在试验室中光纤带宽超过50Tbps；8×2.5Gbps，8×10Gbps，32×10Gbps系统已经

7、实用¢传输损耗小(<0.2dB/km)，适合长距离传输¢抗干扰性能好，保密性好¢轻便¢连接困难143.1恒参信道举例(7)¢单芯光缆玻璃包层塑料外套玻璃内芯¢多芯光缆加强芯外鞘外套光纤包层光纤束纤芯153.1恒参信道举例(8)¢无线电视距中继¢两个地面站之间传送(点到点)¢距离：50-100km；频率：2G-40GHz¢依赖于天气和频率¢应用：长距离传输话音和电视信号；大厦之间LAN互连地球地面站之间的直视线路微波传送塔163.1恒参信道举例(9)¢通信卫星中继信道¢使用微波¢使用转发器接收和转发¢优点：传输距离远，覆盖地域广，传输稳定可靠，传输容

8、量大¢应用：传输电视信号、远距离话音传输、组建专用网地球¢可支持点到多点传送C波段4/6GHz地面站地面站上行5.925-