通信原理第3章信道ppt课件.ppt

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1、1第3章信道与噪声3.1信道及其数学模型3.2恒参信道与随参信道3.3信道的加性噪声3.4信道容量的概念2为什么要研究信道信道是通信系统的重要组成部分，其特性对于通信系统的性能有很大影响研究信道及噪声的目的是弄清它们对信号传输的影响，寻求提高通信有效性与可靠性的方法。3信道的概念:就是信号传输的媒质狭义信道:某些物理通信信道，如有线信道和无线信道；也可以是物理存储介质，如光盘、磁盘等广义信道:一种逻辑信道，它与传输媒质无关。可分为调制信道和编码信道。调制信道：恒参信道和变参信道编码信道：无记忆编码信道和有记忆编码信道信道的分类4有线信道和无线信道一、有线信道通常指

2、架空明线、双绞线、同轴电缆和光纤。5架空明线，即在电线杆上架设的互相平行而绝缘的裸线，它是一种在20世纪初就已经大量使用的通信介质。架空明线安装简单，传输损耗比电缆低，但线对数量有限；线对多时架设困难；易受外界影响；线路容易受损等缺点。有线信道和无线信道6第4章信道4.2有线信道明线7双绞线又称为双扭线，它是由若干对且每对有两条相互绝缘的铜导线按一定规则绞合而成。采用这种绞合结构是为了减少对邻近线对的电磁干扰。为了进一步提高双绞线的抗电磁干扰能力，还可以在双绞线的外层再加上一个用金属丝编织而成的屏蔽层有线信道和无线信道8图1双绞线示意图有线信道和无线信道9同轴电缆

3、由内导体、外屏蔽层、绝缘层及外保护套组成。同轴电缆的这种结构使其具有高带宽和较好的抗干扰特性，并且可在共享通信线路上支持更多的点。按特性阻抗数值的不同，同轴电缆又分为两种，一种是50Ω的基带同轴电缆，另一种是75Ω的宽带同轴电缆。有线信道和无线信道10图2同轴电缆结构示意图有线信道和无线信道11光纤(OpticalFiber)光导纤维(简称光纤)是光纤通信系统的传输介质。由于可见光的频率非常高，约为108MHz的量级，因此，一个光纤通信系统的传输带宽远远大于其它各种传输介质的带宽，是目前最有发展前途的有线传输介质。有线信道和无线信道12光纤呈圆柱形，由芯、封套和外

4、套三部分组成(如图所示)。芯是光纤最中心的部分，它由一条或多条非常细的玻璃或塑料纤维线构成，每根纤维线都有它自己的封套。由于这一玻璃或塑料封套涂层的折射率比芯线低，因此可使光波保持在芯线内。有线信道和无线信道13图3光纤结构示意图有线信道和无线信道14二、无线信道无线信道是利用电磁波在空间的传播来传输信号。有地波传播、天波传播、无线电视距中继通信、卫星通信等。有线信道和无线信道154.1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10km60km0k

5、m有线信道和无线信道16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大气衰减有线信道和无线信道17传播路径地面图4-1地波传播地面信号传播路径图4-2天波传播电磁波的分类：地波频率<2MHz有绕射能力距离：数百或数千千米天波频率：2~30MHz特点：被电离层反射一次反射距离：<4000km寂静区：有线信道和无线信道18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(k

6、m)。[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m有线信道和无线信道19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有线信道和无线信道20地波传播频率在约2MHz以下的无线电波沿着地球表面的传播主要用于低频及甚低频远距离无线电导航、标准频率等

7、特点：传输损耗小；传播稳定；工作频带窄有线信道和无线信道21天波传播经由电离层反射的一种传播方式长波、中波、短波都可以利用天波通信，但短波是电离层的最佳波段特点：传输损耗低、设备简单、可利用较小功率进行远距离通信；但容易产生多径衰落等。有线信道和无线信道22无线电视距中继工作频率在超短波和微波波段时电磁波基本上沿视线传播通信距离依靠中继方式延伸的无线电线路。相邻中继站间距离：40—50Km有线信道和无线信道23图4无线电中继信道的构成有线信道和无线信道24卫星中继信道利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号实现地球站之间的通信。由通信卫星、地球站、上行线路及下构成

8、行线路特点