通信原理(樊昌信)第4章 信道课件.ppt

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1、信道第4章信道分类信道模型恒参/随参信道特性对信号传输的影响信道噪声信道容量本章内容:第4章信道信道的定义：信道是指以传输媒质为基础的信号通道。信道的分类：狭义信道：仅是指信号的传输媒质；广义信道：不仅是指传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装置。信道的功能：将信号从发送端传送到接收端。概述信道的定义与分类—传输媒质有线信道——明线、电缆、光纤无线信道——自由空间或大气层狭义信道：广义信道：调制信道——研究调制/解调问题编码信道——研究编码/译码问题无线信道§4.1对流层平流层电离层10km60km0km对流层：约0~10

2、km平流层：约10~60km电离层：约60~400km地球大气层的结构：地波ground-wave频率：<2MHz特性：有绕射能力距离：数百或数千米用于：AM广播传播路径地波传播方式传播路径天波传播方式无线信道电磁波的传播方式：天波sky-wave频率：2~30MHz特性：被电离层反射距离：<4000km（一跳）用于：远程、短波通信电离层有D、E、F1、F2层。在白天，由于太阳辐射强，所以D、E、F1和F2四层都存在。但由于D、E层电子密度小，不能形成反射条件，所以短波电波不会被反射。D、E层对电波传输的影响主要是吸收电波，

3、使电波能量损耗。在夜晚，由于太阳辐射减弱，D层几乎完全消失。F1、F2合为一层即F层，而高频信号主要是依靠F层反射，其高度为250~400km，所以一次反射的最大距离约为4000km。如果通过两次反射，那么通信距离可达8000km。电磁波不能到达的其他区域称为寂静区。ddh接收天线发射天线传播途径Drr视线传播方式频率：>30MHz特性：直线传播、穿透电离层用途：卫星和外太空通信超短波及微波通信距离：与天线高度有关视线传播line-of-sight无线信道D为收发天线间距离(km)设收发天线的架设高度均为40m，则最远通信距

4、离为：D=44.7km例如微波中继（微波接力）卫星中继（静止卫星、移动卫星）平流层通信无线信道微波中继无线信道卫星中继地面站地面站地球卫星中继信道是以通信卫星转发器作为中继站与接收、发送地球站之间构成。若卫星运行轨道在赤道平面作圆周运动，离地面高度为35786km时，绕地球运行一周的时间恰为24小时，与地球自转同步，这种卫星称为静止卫星(同步卫星)。若以静止卫星作为中继站，采用三个相差120°的静止通信卫星就可以覆盖地球的绝大部分地域(两极盲区除外)，如下图所示。卫星中继信道具有传输距离远、覆盖地域广、传播稳定可靠、传输容量

5、大等突出的优点。目前广泛用来传输多路电话、电报、数据和电视。卫星中继信道示意图对流层散射通信地球有效散射区域无线信道散射通信流星余迹无线信道流星余迹散射特性:高度80~120km，长度15~40km存留时间：小于1秒至几分钟频率:30~100MHz距离:1000km以上用途:低速存储、高速突发、断续传输有线信道§4.2明线对称电缆同轴电缆光纤1880年纽约街貌明线屏蔽双绞线(STP)（可减少噪声干扰）非屏蔽双绞线(UTP)（便宜、易弯曲、易安装）由多对双绞线组成有线信道对称电缆双绞线的传输距离传输模拟信号：5~6km需放大；

6、传输数字信号：2~3km需转发；远程中速时，最大距离15km；用于局域网时，最大距离100m。有线信道同轴电缆宽带（射频）同轴电缆：75Ω，用于传输模拟信号多用于有线电视（CATV）系统传输距离可达几十千米基带同轴电缆：50Ω，多用于数字基带传输速率可达10Mb/s传输距离<几千米有线信道单模阶跃折射率光纤光纤结构示意图结构：纤芯包层按折射率分类：阶跃型梯度型按模式分类：多模光纤单模光纤有线信道光纤缺点应用优点有线信道光纤信道是远距离传送光波的一种手段，其长度常达几十公里，甚至几百或几千公里。在这样长的距离上传送光信号，对光

7、纤提出了较高的要求。这些要求中最主要的是低损耗和低色散。低损耗是光纤能实现远距离传输的前提。不同波长的光在光纤中传输的损耗是不同，在波长等于1.31μm与1.55μm时出现两个损耗最小点，其损耗一般可低至0.2dB/km以下，所以称这两波长为光纤的两个窗口。线路种类构造特征主要用途双绞线便宜、构造简单，传输频带宽，有漏话现象，容易混入杂音电话用户线低速LAN同轴电缆价格稍高，传输频带宽，漏话感应少，分支、接头容易CATV分配电缆高速LAN光纤低损耗，频带宽，重量轻，直径小，无感应，无漏话国际间主干线国内城市间主干线高速LAN

8、表有线信道的线路种类、构造、特征和主要用途信道数学模型§4.3信道模型的分类：调制信道编码信道编码信道调制信道有一对（或多对）输入端和输出端大多数信道都满足线性叠加原理对信号有固定或时变的延迟和损耗无信号输入时，仍可能有输出（噪声n(t)）叠加有噪声的线性时变/时不变网络：§4.3.1调制