通信原理(陈启兴) 第3章 信道v3.ppt

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1、1通信原理第3章信道2021/8/823.1引言2021/8/8一般把信号所通过的物理介质称为信道。信道是通信系统必不可少的组成部分。信号在信道中传输时受到衰减、时延和各种失真的影响，同时受到噪声的干扰。从信道的物理形态来分为有线信道和无线信道，双绞线、同轴电缆、波导以及光缆等属于有线信道，而无线信道有大气、自由空间和水等。从信道的统计特征分又可以分为恒参信道和随参信道。恒参信道的参数在通信过程中基本不随时间变化，随参信道的信道参数是随时间随机变化的。33.1引言（续）2021/8/8从消息传输的角度来看，信道还可以包括通信设备中有关的信息变换装置，如发送设备、接收设备、馈线与天线、

2、调制器与解调器等，这样构成的信道称为广义信道。例如有调制信道和编码信道。传输介质即狭义信道。43.2信道定义2021/8/853.3信道数学模型2021/8/81.调制信道数学模型调制信道的输入、输出一般是波形，用连续函数描述，具有如下共性：（1）有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；（2）绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加理；（3）信号通过信道具有一定的的延迟时间而且它还会受到（固定的或时变的）损耗；（4）受到加性噪声的影响。63.3信道数学模型（续）2021/8/8通常假设或者其中，V(t)是体现时变信道特性的一个函数；h(t)是时变线性网络的单位冲激响应。73.3

3、信道数学模型（续）2021/8/8因V(t)随t变，故信道称为时变信道。因V(t)与ei(t)相乘，故称其为乘性干扰。因V(t)随时间作随机变化，又称信道为随参信道。若V(t)变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。乘性干扰的特点是，当没有信号时，就没有乘性干扰。2．编码信道数学模型编码信道是一种数字信道或离散信道。由于信道噪声或其他因素的影响，将导致输出数字序列发生错误，因此输入、输出数字序列之间的关系可以用一组转移概率来表征。83.2信道定义(续)2021/8/8如果信道噪声和其它干扰导致传输的二进制序列发生统计独立的差错，符号“1”和“0”出现的先验概率分别为P1和(1-P1)，P

4、(0

5、0)和P(1

6、1)是正确转移概率，P(1

7、0)和P(0

8、1)是错误转移概率那么平均差错概率Pe是Pe=P1P(0

9、1)+(1-P1)P(1

10、0)93.2信道定义(续)2021/8/801233210接收端发送端图3-4四进制编码信道模型103.4恒参信道举例3.4.1双绞线2021/8/8双绞线由两根彼此绝缘的铜线组成，这两根线按照规则的螺线状绞合在一起。通常，将许多这样的线对捆扎在一起，并用坚硬的、起保护作用的护套包裹成一根电缆。当距离较长时，这些电缆有可能要容纳数百个线对。将线对绞合起来是为了减轻同一根电缆内的相邻线对之间的串音干扰。113.4.2同轴电缆2021/8/81

11、23.4.3光纤2021/8/8光纤是一种传输光波的介质波导，有多种玻璃和塑料可用于制造光纤。使用超高纯二氧化硅熔丝的光纤可得到最低损耗。133.4.3光纤（续）2021/8/8光纤具有许多优越的性能，其优越性包括：(1)容量很大;(2)很低的传输损耗，0.1dB/km;(3)不受电磁干扰影响；(4)体积小，重量轻；(5)坚固耐用，柔韧性好；(6)由于光纤的材料是石英，原材料丰富、便宜。143.4.4无线恒参信道2021/8/8153.5恒参信道特性及其对信号传输的影响2021/8/8恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以等效为一个线性时不变网络。

12、1.理想恒参信道特性设输入信号为si(t)，则无失真传输时，要求信道的输出信号式中，K0是传输系数，它可以表示放大或衰减一个固定值；td为时间延迟，表示输出信号滞后输入信号一个固定的时间。163.5恒参信道特性及其对信号传输的影响（续）2021/8/8无失真传输的条件：信道的幅频特性在全频率范围内是一条水平线，高度为K0；信道的相频特性在全频率范围内是一条通过原点的直线，直线的斜率是-td。173.5恒参信道特性及其对信号传输的影响（续）2021/8/8信道的相频特性通常还采用群延迟-频率特性来衡量。所谓的群延迟-频率特性就是相频特性的导数。理想恒参信道的群延迟-频率特性可以表示为理

13、想恒参信道的冲激响应为183.5恒参信道特性及其对信号传输的影响（续）2021/8/82.幅度-频率失真幅度-频率失真是由实际信道的幅频特性的不理想所引起的，这种失真又称为频率失真，属于线性失真。193.5恒参信道特性及其对信号传输的影响（续）2021/8/82.幅度-频率失真幅度-频率失真是由实际信道的幅频特性的不理想所引起的，这种失真又称为频率失真，属于线性失真。203.5恒参信道特性及其对信号传输的影响（续）2021/8/8信道的幅度-频率特性不理想