通信原理第4章 信道课件.ppt

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1、通信原理第4章信道第4章信道信道分类：无线信道－电磁波（含光波）有线信道－电线、光纤信道中的干扰：有源干扰－噪声无源干扰－传输特性不良本章重点：介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响。4.1无线信道无线信道电磁波的频率－受天线尺寸限制地球大气层的结构对流层：地面上0~10km平流层：约10～60km电离层：约60～400km地面对流层平流层电离层10km60km0km电离层对于传播的影响反射散射大气层对于传播的影响散射吸收频率(GHz)(a)氧气和水蒸气（浓度7.5g/m3）的衰减频

2、率(GHz)(b)降雨的衰减衰减(dB/km)衰减(dB/km)水蒸气氧气降雨率图4-6大气衰减传播路径地面图4-1地波传播地面信号传播路径图4-2天波传播电磁波传输的分类：地波频率<2MHz有绕射能力传输距离：数百或数千km天波频率：2~30MHz特点：被电离层反射一次反射距离：<4000km寂静区：视线传播：频率>30MHz距离:和天线高度有关(4.1-3)式中，D–收发天线间距离(km)。[例]若要求D=50km，则由式(4.1-3)增大视线传播距离的其他途径中继通信：卫星通信：静止或移动卫

3、星平流层通信：ddh接收天线发射天线传播途径D地面rr图4-3视线传播图4-4无线电中继m图4-7对流层散射通信地球有效散射区域散射传播电离层散射机理－由电离层不均匀性引起频率－30~60MHz距离－1000km以上对流层散射机理－由对流层不均匀性（湍流）引起频率－100~4000MHz最大距离<600km流星余迹散射流星余迹特点：高度80~120km，长度15~40km存留时间为小于1秒至几分钟流星余迹散射传输特点：频率－30~100MHz距离－1000km以上特点－低速存储、高速突发、断续传输

4、图4-8流星余迹散射通信流星余迹4.2有线信道明线对称电缆：由许多对双绞线组成图4-9双绞线导体绝缘层导体金属编织网保护层实心介质图4-10同轴线同轴电缆光纤结构纤芯包层按折射率分类阶跃型梯度型按模式分类多模光纤单模光纤折射率n1n2折射率n1n27～10125折射率n1n2单模阶跃折射率光纤图4-11光纤结构示意图(a)(b)(c)损耗与波长关系损耗最小点：1.31与1.55m0.70.91.11.31.51.7光波波长（m）1.55m1.31m图4-12光纤损耗与波长的关系4.3信道的

5、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4.3.1调制信道模型式中－信道输入端信号电压；－信道输出端的信号电压；－噪声电压。通常假设：这时上式变为：－信道数学模型f[ei(t)]e0(t)ei(t)n(t)图4-13调制信道数学模型因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。4.3.2编码信道模型二进制编码信道简

6、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–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四进制编码信道模型01233210接收端发送端4.4信道特性对信号传输的影响恒参信道的影响恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道…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：振幅～频率特性：为水平直线时无失真左图为

7、典型电话信道特性(用插入损耗便于测量)(a)插入损耗～频率特性相位～频率特性：要求其为通过原点的直线，即群时延为常数时无失真群时延定义：频率(kHz)（ms）群延迟(b)群延迟～频率特性0相位～频率特性频率失真：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：同上非线性失真：可能存在于恒参信道中定义：输入电压～输出电压关系是非线性的。其他失真：频率偏移、相位抖动…非线性关系直线关系图4-16非

8、线性特性输入电压输出电压变参信道的影响变参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。变参信道举例：天波、地波、视距传播、散射传播…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。下面重点分析多径效应多径效应分析：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；－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。应用三角公式可以将式(4.4-1)改写成：(