第四章《通信原理》信道
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
存在寂静区。
信号传播路径
地面
图 4-2 天波传播
视线传播：频率 > 30 MHz 距离: 和天线高度有关
D2 D2 h m
8r 50
பைடு நூலகம்
r 6370km
式中，D – 收发天线间距离(km)。
d
发射天线
h
r
d D
传播途径 接收天线
r
地面
例如要求D=50km, 则收发天线的架设 高度应为50m.
图 4-3 视线传播
增大视线传播距离的其他途径:中继通信;卫 星通信; 平流层通信等。
图4-4 无线电中继
除此之外，还有电离层散射、对流层散 射、流星余迹散射等传播方式。
4.2 有线信道
传输电信号的有线信道 主要有三类，即明线、对称 电缆和同轴电缆。
明线：是指平行架设在 电线杆上的架空线路。
它本身是导电裸线或带 绝缘层的导线。传输损耗 低，但易受天气和环境的 影响，对外界噪声干扰敏 感，并且很难沿一条路径 架设大量的成百对线路。
4.1 无线信道（了解） 4.2 有线信道（了解） 4.3 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（不讲） 4.7 小结
4.1 无线信道
在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。
无线信道电磁波的频率 － 受天线尺寸限制 。 通常用于通信的电磁波频率都比较高。
理想无失真信道，它的 H ( j ) ke jtd
H ( j ) k 幅频特性
td 相频特性
实际的信道往往不能满足这些要求。例如电话信号 的频带在300Hz-3400Hz范围内；而电话信道的幅频特性
和相频特性示于下图。
群（
延
迟）
(a) 插入损耗～频率特性
根据通信距离、频率和位置不同，电磁波的传播 主要分为地波、天波（或电离层反射波）和视线传播 三种 。
地波：频率<2MHz；
有绕射能力； 传播距离达数百千米或数千千米。
传播路径 地面
图4-1 地波传播
天波：频率2 ～30 MHz；
能被电离层反射； 一次反射距离<4000km,多次反射距离达1万 km 以上;
可表示为： eo t f [ ei t ] nt ei t :信道输入端信号电压。 eo t :信道输出端的信号电压。 nt :噪声电压。
通常假设： f [ ei ( t )] k( t )ei ( t )
这时上式变为：eo( t ) k( t )ei ( t ) n( t ) ---信道数学模型
一、调制信道和编码信道
前面我们说信道是指信号传输的媒介，如电缆、 光纤等。虽然定义非常直观易懂，但在通信系统分析 中，为了简化系统模型和突出重点，常根据所研究问 题，把信道的范围适当扩大。
调制信道 编码信道
1、调制信道 指从调制器输出到解调器输入端的所有变换装置
及传输媒介。因为从调制解调角度而言，调制信道仅 对已调信号进行传输，因此可视为一个整体。
2、编码信道 指从编码器输出到译码器输入端的所有变换装置
及传输媒介。因为从编译码的角度而言，它们之间的 一切环节只起了传输数字信号的作用，因此可视为一 个整体。
二、调制信道模型
对于调制信道，我们不管信号在其中作了什么变 换，用了什么媒介，我们只关心调制信道输入与输出 之间的关系。对二对端的信号模型，其输入输出关系
P(0 / 0)与P(1 / 1) 正确转移概率 P(0 / 0) P(1 / 0) 1 P(1/ 0) 与 P(0 / 1)错误转移概率 P(1 / 1) P(0 / 1) 1
无记忆：当前码元的差错与其前后码元的差错没有依 赖关系。
一个特定信道，有确定的转移概率，要大量的 统计分析才能得到。
对称电缆：由许多对双绞线放在一根保护套内组成。在 有线电话网中广泛用于用户接入电路。
导体 绝缘层
同轴电缆：
实心介质 导体
金属编织网
图4-9 双绞线
保护层
图4-10 同轴线
有线电视广播网中用同轴电缆将信号送入用户。 目前远距离信号传输的干线都采用光纤代替同轴电缆。
4.3 信道的数学模型 一、调制信道和编码信道 二、调制信道模型 三、编码信道模型
乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。
因此，调制信道的模型分为两类：随参信道 和恒参信道。
三、编码信道模型
编码信道对输入数字序列的影响表现在使输 出数字信号与输入不一致。因此，编码信道所关 心的是数字信号经信道传输后是否出现差错及出 现差错的可能性有多少，常用数字转移概率来描 述。
0
0
P(0/0)
ms
频率(kHz)
(b) 群延迟～频率特性
0
0
P(1/0)
1
1
P(0/1)
1
1
2
2
P(1/1)
二进图制2-3无二记进忆制编编码码信信道道模模型型
3
3
图四2-进4 制四进无制记编忆码编信码道模信型道模型
0
0
P(0/0)
0
0
P(1/0)
1
1
P(0/1)
1
1
2
2
P(1/1)
3
3
二图进2-制3 二无进记制忆编编码码信信道模道型模型 图2四-4进四制进无制记编忆码编信道码模信型道模型
eo( t ) k( t )ei ( t ) n( t )
ei(t)
乘性干扰
加性干扰
K(t)
e0(t)
n(t) 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。
第四章 信道
在讲通信系统模型中我们知道，信道是信息传 输的媒介。它可分为两大类：有线信道和无线信道。 传统的固定电话网用有线信道作为传输媒介。而无 线电广播则是用无线信道传播电台节目。
信号在信道中传输，一方面受信道特性的影响； 另一方面还要受到信道中噪声的影响。本章简单介 绍信道特性和信道中的噪声，以及信道特性对信号 传输的影响。
4.4 信道特性对信号传输的影响
调制信道可以分为恒参信道和随参信道两类。
恒参信道对信号传输的影响是确定的、或者是变 化极其缓慢。可等效于一个线性时不变网络。所以只 要知道这个网络的传输特性。就可利用信号通过线性 系统的分析方法，就可得知信号通过恒参信道时受到 的影响。
恒参信道的传输特性：幅频特性、相频特性。
信号传播路径
地面
图 4-2 天波传播
视线传播：频率 > 30 MHz 距离: 和天线高度有关
D2 D2 h m
8r 50
பைடு நூலகம்
r 6370km
式中，D – 收发天线间距离(km)。
d
发射天线
h
r
d D
传播途径 接收天线
r
地面
例如要求D=50km, 则收发天线的架设 高度应为50m.
图 4-3 视线传播
增大视线传播距离的其他途径:中继通信;卫 星通信; 平流层通信等。
图4-4 无线电中继
除此之外，还有电离层散射、对流层散 射、流星余迹散射等传播方式。
4.2 有线信道
传输电信号的有线信道 主要有三类，即明线、对称 电缆和同轴电缆。
明线：是指平行架设在 电线杆上的架空线路。
它本身是导电裸线或带 绝缘层的导线。传输损耗 低，但易受天气和环境的 影响，对外界噪声干扰敏 感，并且很难沿一条路径 架设大量的成百对线路。
4.1 无线信道（了解） 4.2 有线信道（了解） 4.3 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（不讲） 4.7 小结
4.1 无线信道
在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。
无线信道电磁波的频率 － 受天线尺寸限制 。 通常用于通信的电磁波频率都比较高。
理想无失真信道，它的 H ( j ) ke jtd
H ( j ) k 幅频特性
td 相频特性
实际的信道往往不能满足这些要求。例如电话信号 的频带在300Hz-3400Hz范围内；而电话信道的幅频特性
和相频特性示于下图。
群（
延
迟）
(a) 插入损耗～频率特性
根据通信距离、频率和位置不同，电磁波的传播 主要分为地波、天波（或电离层反射波）和视线传播 三种 。
地波：频率<2MHz；
有绕射能力； 传播距离达数百千米或数千千米。
传播路径 地面
图4-1 地波传播
天波：频率2 ～30 MHz；
能被电离层反射； 一次反射距离<4000km,多次反射距离达1万 km 以上;
可表示为： eo t f [ ei t ] nt ei t :信道输入端信号电压。 eo t :信道输出端的信号电压。 nt :噪声电压。
通常假设： f [ ei ( t )] k( t )ei ( t )
这时上式变为：eo( t ) k( t )ei ( t ) n( t ) ---信道数学模型
一、调制信道和编码信道
前面我们说信道是指信号传输的媒介，如电缆、 光纤等。虽然定义非常直观易懂，但在通信系统分析 中，为了简化系统模型和突出重点，常根据所研究问 题，把信道的范围适当扩大。
调制信道 编码信道
1、调制信道 指从调制器输出到解调器输入端的所有变换装置
及传输媒介。因为从调制解调角度而言，调制信道仅 对已调信号进行传输，因此可视为一个整体。
2、编码信道 指从编码器输出到译码器输入端的所有变换装置
及传输媒介。因为从编译码的角度而言，它们之间的 一切环节只起了传输数字信号的作用，因此可视为一 个整体。
二、调制信道模型
对于调制信道，我们不管信号在其中作了什么变 换，用了什么媒介，我们只关心调制信道输入与输出 之间的关系。对二对端的信号模型，其输入输出关系
P(0 / 0)与P(1 / 1) 正确转移概率 P(0 / 0) P(1 / 0) 1 P(1/ 0) 与 P(0 / 1)错误转移概率 P(1 / 1) P(0 / 1) 1
无记忆：当前码元的差错与其前后码元的差错没有依 赖关系。
一个特定信道，有确定的转移概率，要大量的 统计分析才能得到。
对称电缆：由许多对双绞线放在一根保护套内组成。在 有线电话网中广泛用于用户接入电路。
导体 绝缘层
同轴电缆：
实心介质 导体
金属编织网
图4-9 双绞线
保护层
图4-10 同轴线
有线电视广播网中用同轴电缆将信号送入用户。 目前远距离信号传输的干线都采用光纤代替同轴电缆。
4.3 信道的数学模型 一、调制信道和编码信道 二、调制信道模型 三、编码信道模型
乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。
因此，调制信道的模型分为两类：随参信道 和恒参信道。
三、编码信道模型
编码信道对输入数字序列的影响表现在使输 出数字信号与输入不一致。因此，编码信道所关 心的是数字信号经信道传输后是否出现差错及出 现差错的可能性有多少，常用数字转移概率来描 述。
0
0
P(0/0)
ms
频率(kHz)
(b) 群延迟～频率特性
0
0
P(1/0)
1
1
P(0/1)
1
1
2
2
P(1/1)
二进图制2-3无二记进忆制编编码码信信道道模模型型
3
3
图四2-进4 制四进无制记编忆码编信码道模信型道模型
0
0
P(0/0)
0
0
P(1/0)
1
1
P(0/1)
1
1
2
2
P(1/1)
3
3
二图进2-制3 二无进记制忆编编码码信信道模道型模型 图2四-4进四制进无制记编忆码编信道码模信型道模型
eo( t ) k( t )ei ( t ) n( t )
ei(t)
乘性干扰
加性干扰
K(t)
e0(t)
n(t) 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。
第四章 信道
在讲通信系统模型中我们知道，信道是信息传 输的媒介。它可分为两大类：有线信道和无线信道。 传统的固定电话网用有线信道作为传输媒介。而无 线电广播则是用无线信道传播电台节目。
信号在信道中传输，一方面受信道特性的影响； 另一方面还要受到信道中噪声的影响。本章简单介 绍信道特性和信道中的噪声，以及信道特性对信号 传输的影响。
4.4 信道特性对信号传输的影响
调制信道可以分为恒参信道和随参信道两类。
恒参信道对信号传输的影响是确定的、或者是变 化极其缓慢。可等效于一个线性时不变网络。所以只 要知道这个网络的传输特性。就可利用信号通过线性 系统的分析方法，就可得知信号通过恒参信道时受到 的影响。
恒参信道的传输特性：幅频特性、相频特性。