通信原理 第三章 信道与噪声课件.ppt

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1、通信原理第三章信道与噪声8/8/20211CP第三章信道与噪声第三章信道与噪声3.1信道定义与数学模型3.2恒参信道及其传输特性3.3随参信道及其传输特性3.4分集接收技术3.5加性噪声3.6信道容量的概念8/8/20212CP第三章信道与噪声3.1信道定义与数学模型3.1.1信道定义.信道是指以传输媒质为基础的信号通道。如果信道仅是指信号的传输媒质，这种信道称为狭义信道；如果信道不仅是传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装置，这种信道称为广义信道。8/8/20213CP第三章信道与噪声3.1.1信道定义狭义信道按照传

2、输媒质的特性可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。无线信道包括地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继、散射及移动无线电信道等。广义信道除了包括传输媒质外，还包括通信系统有关的变换装置，这些装置可以是发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等等。广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道、编码信道等。还可以定义其他形式的广义信道。常把广义信道简称为信道。8/8/20214CP第三章信道与噪声调制信道用于研究调制与解调问题是方便和恰当的。编码信道用于研究编码与译码

3、问题时使问题的分析更容易。调制信道和编码信道8/8/20215CP第三章信道与噪声3.1.2信道的数学模型信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性，它对通信系统的分析和设计是十分方便的。8/8/20216CP第三章信道与噪声1.调制信道模型有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理；信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间；信号通过信道会受到固定的或时变的损耗；即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的输出（噪声）。8/8/20217CP第三章信道与噪声输出与输入的关系有可看成

4、是乘性干扰。如果我们了解与的特性，就能知道信道对信号的具体影响。8/8/20218CP第三章信道与噪声通常信道特性是一个复杂的函数，它可能包括各种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变化，故往往只能用随机过程来描述。基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的，称为恒定参量信道，简称恒参信道；随时间随机快变化，称为随机参量信道，简称随参信道8/8/20219CP第三章信道与噪声加性噪声信道模型c是信道衰减因子，通常可取c=1；n(t)是加性噪声。加性噪声n(t)通

5、常是一种高斯噪声，该信道模型通常称为加性高斯噪声信道。8/8/202110CP第三章信道与噪声带有加性噪声的线性滤波器信道C(ω)在信号频带范围之内不是常数，但不随时间变化，8/8/202111CP第三章信道与噪声C(ω)在信号频带范围之内不是常数，且随时间变化，电离层反射信道、移动通信信道都具有这种特性。这种信道在数学上可表示为带有加性噪声的线性时变滤波器。8/8/202112CP第三章信道与噪声2.编码信道模型输入、输出数字序列之间的关系可以用一组转移概率来表征。二进制编码信道模型8/8/202113CP第三章信道与噪声输

6、出的总的错误概率为由于信道噪声或其他因素影响导致输出数字序列发生错误是统计独立的，因此这种信道是无记忆编码信道。8/8/202114CP第三章信道与噪声多进制无记忆编码信道模型8/8/202115CP第三章信道与噪声3.2恒参信道及其传输特性恒参信道的信道特性不随时间变化或变化很缓慢。信道特性主要由传输媒质所决定，如果传输媒质是基本不随时间变化的，所构成的广义信道通常属于恒参信道；如果传输媒质随时间随机快变化，则构成的广义信道通常属于随参信道。如由架空明线、电缆、中长波地波传播、对称电缆、超短波及微波视距传播、人造卫星中继、光

7、导纤维以及光波视距传播等传输媒质构成的广义信道都属于恒参信道。8/8/202116CP第三章信道与噪声1.理想恒参信道特性信道的相频特性通常还采用群迟延-频率特性来衡量，群迟延-频率特性就是相位-频率特性的导数，若输入信号为s(t)，则理想恒参信道的输出为称信号是无失真传输8/8/202117CP第三章信道与噪声8/8/202118CP第三章信道与噪声2.幅度-频率失真又称为频率失真，属于线性失真。采用均衡器(a)所示是典型音频电话信道的幅度衰减特性(b)CCITTM.1020建议规定的衰减特性8/8/202119CP第三章信

8、道与噪声3.相位-频率失真相位-频率失真也是属于线性失真。在话音传输中，由于人耳对相频失真不太敏感，因此相频失真对模拟话音传输影响不明显。可以采用均衡器对相频特性进行补偿，改善信道传输条件。8/8/202120CP第三章信道与噪声3.3随参信道及其传输特性信道传输特性随时间随