通信原理第4章信道(new)课件.ppt

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1、通信原理1第4章信道4.1无线信道4.2有线信道4.4信道的数学模型4.4信道特性对信号传输的影响4.5信道中的噪声4.6信道容量2本章要点信道的定义、分类和模型恒参信道的特性及对信号传输的影响随参信道特性及对信号传输的影响信道噪声的统计特性信道容量和香农公式3第4章信道信道是指以传输媒质为基础的信号通道。根据信道的定义，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。狭义信道按照传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

2、缆、同轴电缆及光纤等。4第4章信道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。狭义信道是广义信道十分重要的组成部分，通信效果的好坏，在很大程度上将依赖于狭义信道的特性。因此，在研究信道的一般特性时，“传输媒质”仍是讨论的重点。今后，为了叙述方便，常把广义信道简称为信道。5第4章信道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。这相当于在狭义信道的基础上，扩大了信道的范围。它的引入主要是从研究信息传输的角度

3、出发，使通信系统的一些基本问题研究比较方便。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。6第4章信道信道的一般组成如图4-1所示。所谓调制信道是指图4-1中从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、媒质和收转换装置三部分。当研究调制与解调问题时，我们所关心的是调制器输出的信号形式、解调器输入端信号与噪声的最终特性，而并不关心信号的中间变换过程。因此，定义调制信道对于研究调制与解调问题是方便和恰当的。7第4章信道图4–1调制信道和编码信道8第4章信道在数字通信系统中，如果研究编码与译码问题时采用编码信道，会使问题的分

4、析更容易。所谓编码信道是指图4-1中编码器输出端到译码器输入端的部分。即编码信道包括调制器、调制信道和解调器。调制信道和编码信道是通信系统中常用的两种广义信道，如果研究的对象和关心的问题不同，还可以定义其它形式的广义信道。9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10第4章信道4.1无线信道无线信道中信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的。为了有效地发射或接收电磁波，要求天线的尺寸不小于电磁波波长的1/10。通常用于通信的电磁波频率都比较高。11第4章信道4

5、.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10km60km0km12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大气衰减第4章信道13传播路径地面图4-1地波传播地面信号传播路径图4-2天波传播第4章信道电磁波的分类：地波频率<2MHz有绕射能力距离：数百或数

6、千千米天波频率：2~30MHz特点：被电离层反射一次反射距离：<4000km寂静区：电磁波不能到达的区域。14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：静止卫星、移动卫星平流层通信：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无线电中继第4章信道m15图4-7对流层散射通信地球有效散射区域第4章信道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－100

7、0km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<600km16第4章信道流星流星余迹散射流星余迹特点－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以上特点－低速存储、高速突发、断续传输图4-8流星余迹散射通信流星余迹17第4章信道4.2有线信道明线18第4章信道对称电缆：由许多对双绞线组成同轴电缆图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19第4章信道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

8、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)20损耗与波长关系损耗最小点：1.31与1.55m第4章信道0.70.91.