通信原理课件 第3章 信道.ppt

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1、第3章信道本章教学目的：了解各种实际信道、信道的数学模型和信道容量的概念。说明：信道是指以传输媒质为基础的信号通道。它与发送设备、接收设备一起组成通信系统。没有信道，通信就无法进行；信道的好坏直接影响通信的质量。因此，有必要研究信道，根据信道的特点，正确地选用信道，合理地设计收发信设备，使通信系统达到最佳。1通信原理信道第3章信道本章的讨论思路：通过介绍实际信道的例子，在此基础上归纳信道的特性阐述信道的数学模型，最后简介了信道容量的概念。要求：注重了解各种实际信道的特点，掌握信道的数学模型，简单运用信道容量公式解决实际问题。2通信原理信道第3章的主要内容3.1恒参信道3.2随参信道3.3信

2、道特性及其数学模型3.4信道容量的概念3通信原理信道3.1恒参信道恒参信道：信道特性主要由传输媒质决定，如果传输媒质特性基本不随时间变化，所构成的信道称为恒参信道。随参信道：如果传输媒质特性随时间随机快变化，则构成的信道通常称为随参信道。有线电信道：1．对称电缆2．同轴电缆微波中继信道：构成；频率配置卫星中继信道返回4通信原理信道3.1.1有线电信道1．对称电缆（对称电缆结构图）返回5通信原理信道3.1.1有线电信道2．同轴电缆同轴电缆结构图返回6通信原理信道3.1.2微波中继信道微波中继信道的构成返回7通信原理信道3.1.2微波中继信道二频制或四频制频率配置方式（a）四频制（b）二频制返

3、回8通信原理信道3.1.3卫星中继信道卫星中继信道示意图返回9通信原理信道3.2随参信道3.2.1陆地移动信道1.自由空间传播2．反射波与散射波3．折射波3.2.2短波电离层反射信道1.概述2.电离层结构示意图3.多径形式示意图返回10通信原理信道3.2随参信道3.2.1陆地移动信道1.自由空间传播移动信道中自由空间传播损耗返回11通信原理信道3.2.1陆地移动信道2．反射波与散射波移动信道的传播路径和平滑表面反射返回12通信原理信道3.2.1陆地移动信道3．折射波电波折射示意图返回13通信原理信道3.2.2短波电离层反射信道说明：短波电离层反射信道是利用地面发射的无线电波在电离层，或电离

4、层与地面之间的一次反射或多次反射所形成的信道。电离层离地面60～600km。当频率范围为3～30MHz（波长为10～100m）的短波（或称为高频）无线电波射入电离层时，由于折射现象会使电波发生反射，返回地面。返回14通信原理信道3.2.2短波电离层反射信道电离层结构示意图返回15通信原理信道3.2.2短波电离层反射信道多径形式示意图返回16通信原理信道3.3信道特性及其数学模型3.3.1恒参信道特性及其数学模型说明：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，可以等效为一个非时变的线性网络。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17通

5、信原理信道3.3.1恒参信道特性及其数学模型式中：K0为传输系数，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。频域18通信原理信道3.3.1恒参信道特性及其数学模型信道的传输函数为信道的幅频特性相频特性19通信原理信道3.3.1恒参信道特性及其数学模型理想恒参信道的群迟延——频率特性20通信原理信道3.3.1恒参信道特性及其数学模型2．幅度——频率失真典型音频电话信道的幅频特性、相频特性和群迟延频率特性（a）幅频特性21通信原理信道3.3.1恒参信道特性及其数学模型（b）相频特性；（c）群迟延频率特性3．相位——频率失真22通信原理信道3.3.1

6、恒参信道特性及其数学模型4．具有加性（高斯）噪声的恒参信道数学模型（1）加性噪声信道23通信原理信道3.3.1恒参信道特性及其数学模型（2）具有加性噪声的线性滤波信道24通信原理信道3.3.2随参信道特性及其数学模型说明：随参信道的传输媒质具有以下三个共同特点。（l）对信号的衰耗随时间随机变化；（2）信号传输的时延随时间随机变化；（3）多径传播。1．多径衰落与频率弥散25通信原理信道3.3.2随参信道特性及其数学模型（1）多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号，这种信号称为衰落信号，即多径传播使信号产生瑞利型衰落；（2）从频谱上看，多径传播使单一谱线变成了窄带频谱，即

7、多径传播引起了频率弥散。当在多径信道中传输数字信号时，信号衰落会引起突发错误，对通信造成严重的危害。在数字通信中，通常采用交织编译码技术（参见第8章）来减轻这种危害。动画演示26通信原理信道3.3.2随参信道特性及其数学模型2．频率选择性衰落与相关带宽图3-17多径传播的路径有两条的信道模型动画演示27通信原理信道3.3.2随参信道特性及其数学模型3．时变线性滤波信道模型返回28通信原理信道3.4信道容量的概念信道容量：