信道特性对信号传输的影响
信道在无线通信中起到了什么作用？
信道在无线通信中起到了什么作用？一、提供传输媒介信道作为无线通信的传输媒介，对于信息的传递起到至关重要的作用。
正如我们常听到的“无线电波传输”一词，无线通信中的信息通过电磁波的形式在信道中传输。
信道可以是空间中的自由传播媒介，比如空中的电磁波传播。
也可以是物理媒介，比如光纤或者电缆等。
无论是哪种形式的信道，它们都是信息传输不可或缺的一环。
二、传输信息信道不仅起到传输媒介的作用，更为重要的是它能够将信息有效地传输给接收方。
无线通信系统由发送端和接收端构成，在传输过程中，信道承载着发送端发送的信息，并将其传输到接收端。
信道在传输过程中会受到各种干扰和噪声的影响，这就需要设计合理的通信方案来提高信道的传输质量，以确保信息能够被准确地接收和理解。
三、保障通信可靠性信道在无线通信中还起到了保障通信可靠性的作用。
由于无线信号的传输特性，信道中常常存在多径效应、阴影效应等问题，这些都会导致信号质量下降，甚至无法正常传输。
为了提高通信的可靠性，我们需要利用编码、调制、差错控制等方法来对信号进行处理，以克服信道中的干扰和失真，保证信息能够准确地传输。
四、提供通信容量信道还为无线通信系统提供了通信容量。
通信容量是指在单位时间内能够传输的信息量的大小。
信道的不同特性会对通信容量产生影响，而通信容量的大小又决定了无线通信系统能够承载的数据量。
为了提高通信容量，我们可以利用多址技术、多天线技术等手段来充分利用信道资源，提高系统的传输速率和容量。
综上所述，信道在无线通信中起到了传输媒介、传输信息、保障通信可靠性和提供通信容量等重要作用。
在无线通信技术的发展中，我们需要不断地优化信道设计，提高信道的传输质量和容量，以满足人们日益增长的通信需求。
通信原理第4章信道
第4章 信道
4.0 信道的定义及分类 4.1 无线信道 4.2 有线信道 4.3 信道数学模型 4.4 信道特性及其对信号传输的影响 4.5 信道中的噪声 4.6 信道容量
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本章教学目的：了解各种实际信道、信
道的数学模型和信道容量的概念。
本章的讨论思路：通过介绍实际信道的例
子，在此基础上归纳信道的特性,阐述信道的 数学模型，最后简介了信道容量的概念。
信道模型的分类： 调制信道 编码信道
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
信道 噪声源
调制信道 编码信道
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4.3.1 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；
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相位－频率畸变
指相位－频率特性偏离线性关系所引起的畸变。
1、理想相频特性是一直线
群延迟－频率特性
|H( )|
d ( ) ( ) d
( ) td
O (b) td
K0
O (a)
O (c)
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2、实际电话信道的群延迟特性 一种典型的音频电话信道的群延迟特性。
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光纤呈圆柱形，由芯、封套和外套三部分组成(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。环 绕一束或多束有封套纤维的外套由若干塑料或其它 材料层构成，以防止外部的潮湿气体侵入，并可防 止磨损或挤压等伤害。
第4章_信道
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4.3 信道的数学模型
内蒙古大学电子信息工程学院 《通信原理》
4.3.2 编码信道模型
由于信道噪声或其它因素的影响，将导致输出数字序列发生 错误，因此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。 转移概率：在二进制系统中，就是“0”转移为“1”的 概率和“1”转移为“0”的概率。
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4.1 无线信道
内蒙古大学电子信息工程学院 《通信原理》
地波
频率在2MHz以下的电磁波，趋于沿弯曲的地球表面传 播，有一定的绕射能力。 地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高损 失越大，因此传播距离不大，一般在数百千米到数千千米。
传播路径 传播路径
发射天线 发射天线
地面 地面
接收天线 接收天线
导体 绝缘层
图4-9 双绞线
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4.2 有线信道
内蒙古大学电子信息工程学院 《通信原理》
传输电信号的有线信道主要有三类：
明线、对称电缆和同轴电缆。 同轴电缆
由内外两根同心圆柱导体构成，两根导体之间用绝缘体 隔离开。内导体多为实心导线，外导体是一根空心导电管或 金属编织网，在外导体外面有一层绝缘保护层。其优点是抗 干扰特性好。
增大视线传播距离的途径 卫星中继（卫星通信）
利用三颗地球同步卫星可以覆盖全球，从而实现全球通信。
利用卫星作为中继站能够增大一次 转发的距离，但是却增大了发射功 率和信号传输的延迟。 此外，发射卫星也是一项巨大的工 程。 故开始研究使用平流层通信。 图4-5 卫星中继
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4.1 无线信道
发射天线 发射天线
地面 地面
接收天线 接收天线
图4-4
无线电中继
特点：容量大、发射功率小、稳定可靠等。
第3章 信 道
图3-12 非线性特性
频率偏移是指信道输入信号的频谱经 过信道传输后产生了平移。 相位抖动是由于振荡器的频率不稳定 产生的。
3.4.2 随参信道对信号传输的 影响
无线信道中有一些是随参信道，例如 依靠天波传播或地波传播的无线信道。 随参信道的特性是“时变”的，即随 时间改变的。
一般说来，各种随参信道具有的共同 特性是：第一，信号的传输衰减随时间而 变；第二，信号的传输时延随时间而变； 第三，信号经过几条路径到达接收端，而 且每条路径的长度（时延）和衰减都随时 间而变，即存在多径传播现象。 多径传播对信号的影响称为多径效应。
i 1
i 1
X c (t ) i (t ) cos i (t )
i 1
n
（3-7）
X s (t ) i (t )sin i (t )
i 1
n
（3-8）
则 X c (t )和X s (t ) 都是缓慢随机变化
的。 将式（3-7）和式（3-8）代入式（36），得出
R(t ) X c (t )cos 0t X s (t )sin 0t V (t )cos[0t (t )]
3．同轴电缆
同轴电缆由内外两根同心导体构成， 在这两根导体间用绝缘体隔离开。 如图3-6所示。
图3-6 同轴电缆结构图
4．光纤
光纤是由折射率不同的两种玻璃纤维 制成的。 光纤的中心称为纤芯，外面包有折射 率较低的一层玻璃，称为包层。 按照光波在光纤中传播的方式不同， 光纤又分为多模光纤和单模光纤两类。
经过接收滤波器后的噪声双边功率谱 密度为Pn( f )，如图3-16所示，则此噪声的 功率等于 ∞ （3-18） Pn Pn ( f )df
信道化原理
信道化原理信道化原理是指在通信系统中，信号通过传输介质传送时所遵循的规律和原理。
在数字通信系统中，信道化原理是非常重要的，它直接影响着通信系统的性能和可靠性。
下面我们将从信道化原理的基本概念、信道特性、信道编解码等方面进行详细的介绍。
首先，我们来介绍一下信道化原理的基本概念。
信道化原理是指将数字信号通过信道传输时，信号经过编码、调制、解调、解码等一系列过程，最终在接收端恢复成原始的数字信号的过程。
信道化原理的目的是保证信号在传输过程中不受干扰，尽可能地减小误码率，保证信息的可靠传输。
在信道化原理中，信道的特性对信号的传输起着至关重要的作用。
其次，我们来讨论一下信道的特性。
信道的特性包括信道的带宽、信噪比、传输延迟、抖动等。
带宽决定了信道的传输能力，带宽越大，信道传输的信息量就越大；信噪比是衡量信号与噪声之间的比值，信噪比越大，信号传输的质量就越好；传输延迟是指信号从发送端到接收端所需要的时间，传输延迟越小，通信的实时性就越好；抖动是指信号到达接收端的时间不确定性，抖动越小，信号传输的稳定性就越好。
了解信道的特性有助于我们选择合适的信道编解码方案，提高通信系统的性能。
最后，我们来谈谈信道编解码。
信道编解码是指在信道传输过程中，为了提高信号的可靠传输，需要对信号进行编码和解码处理。
编码是指在发送端对原始信号进行处理，增加冗余信息，以便在接收端进行解码时能够纠正错误；解码是指在接收端对接收到的信号进行处理，恢复出原始的数字信号。
常见的信道编解码方案包括奇偶校验码、循环冗余校验码、海明码等，它们能够有效地提高信号的可靠传输性能。
总结一下，信道化原理是数字通信系统中非常重要的一部分，它直接影响着通信系统的性能和可靠性。
了解信道化原理的基本概念、信道特性和信道编解码方案，有助于我们设计和实现高性能的通信系统。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
通信原理樊昌信第七版
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~相频特性
2. 无失真传输
H ( )K ejtd
H() K
()td
n 无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td ()dd ()td
相频特性
群迟延特性
n 理想恒参信道的冲激响应:
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
20
§4.3 信道数学模型
1. 调制信道模型 n 模型： 叠加有噪声的线性时变/时不变网络：
si (t)
C()
输入
r(t)
+
输出
n 共性：
信道
n(t)
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)
地球
对流层散射通信
r 流星余迹散射
无线信道
流星余迹
特性: 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟
频率: 30 ~ 100 MHz 距离: 1000 km以上 用途: 低速存储、高速突发、断续传输
12
§4.2 有线信道
n 明线 n 对称电缆 n 同轴电缆 n 光纤
本章内容:
第4章 信道
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
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
恒参信道特性
频率Hz制畸变，或使用畸变较小的区域 （2）加补偿网络——即均衡 均衡
300 1100
实际的幅频特性
二、相—频畸变
1．影响 ．
（1）对模拟通信影响不大 （2）对数字通信会引起码间串扰，误码
迟延：τ(ω)
2．特性衡量 ．
用迟延——频率特征来衡量 注意：迟延不一定会引起码间串扰
恒参信道特性及其对信号传输的 影响
模型 非时变线性网络 特性——从系统的观点 从系统的观点 特性 幅频特性、 幅频特性、相频特性
一、幅—频畸变
1．定义 ．
由于幅度—频率特性不理想引起的畸变为 频率失真 衰耗
2．畸变例子 ．
以电话传输为例：
dB
3．影响 ．
（1）信号失真 （2）形成码间串扰 码间串扰
相位：φ(ω)
ω 实际
ω
迟延：τ(ω)
不同延迟
ω 理想特性
三次谐波
基波
合成波
三、其他畸变
1、非线性畸变：不易消除 2、频率偏移 3、相位抖动
知识要点随参信道传输媒质的特点,随参信道特性对信号传输的影响及改善
《通信原理》 第六讲知识要点：随参信道传输媒质的特点，随参信道特性对信号传输的影响及改善方法§3. 3 随参信道及其传输特性随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的信道。
常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。
一、随参信道举例1. 陆地移动信道陆地移动通信工作频段主要在VHF 和UHF 频段，电波传播特点是以直射波 为主。
但是，由于城市建筑群和其它地形地物的影响，电波在传播过程中会产生反射波、散射波以及它们的合成波，电波传输环境较为复杂，因此移动信道是典型的随参信道。
1) 自由空间传播当移动台和基站天线在视距范围之内，这时电波传播的主要方式是直射波。
设发射机输入给天线功率为T P (W)，则接收天线上获得的功率为24⎪⎭⎫ ⎝⎛=d G G P P R T T R πλ (3.3-1) 式中，T G 为发射天线增益，R G 为接收天线增益，d 为接收天线与发射天线之间直线距离，πλ42为各向同性天线的有效面积。
当发射天线增益和接收天线增益都等于1时，式(3.3-1)简化为24⎪⎭⎫⎝⎛=d P P T R πλ (3.3-2)自由空间传播损耗定义为 RTfs P P L =(3.3-3) 代入式(3.3-2)可得24⎪⎭⎫⎝⎛=λπd L fs (3.3-4)用dB 可表示为 []λπdL fs 4lg20=f d lg 20lg 2044.32++= (dB) (3.3-5)式中，d 为接收天线与发射天线之间直线距离，单位为km ；f 为工作频率，单位为MHz 。
2) 反射波与散射波当电波辐射到地面或建筑物表面时，会发生反射或散射，从而产生多径传播现象，如图3-17所示。
图3-17 移动信道的传播路径3) 折射波电波在空间传播中，由于大气中介质密度随高度增加而减小，导致电波在空间传播时会产生折射、散射等。
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信道特性对信号传输的影响
1．无失真传输要求
（1）振幅-频率特性要求
振幅特性与频率无关，即其振幅-频率特性曲线是一条水平直线。
（2）相位-频率特性要求
相位特性是一条通过原点的直线，或其传输群时延（即系统在某频率处的相位对频率的变化率）与频率无关，等于常数。
2．失真
（1）线性失真
①频率失真
a．定义：频率失真是指信道的振幅-频率特性曲线不满足呈一条理想水平直线而引起的失真。
b．影响：使模拟信号的波形产生畸变。
在传输数字信号时，造成码间串扰。
c．补偿措施：用一个线性网络进行补偿，使其频率特性与信道的频率特性之和在信号频谱占用的频带内为一条水平直线。
②相位失真
a．定义：相位失真是由信道的相位特性不满足群时延为常数的理想特性而引起的失真。
b．影响：相位失真对于数字信号的传输影响很大，引起码间串扰，使误码率增大。
c．补偿措施：用一个线性网络进行补偿。
（2）非线性失真
①定义
非线性失真是指信道输入和输出信号的振幅关系不是直线关系的失真。
②分类
a．谐波失真
定义：非线性特性使信号产生新的谐波分量。
产生原因：由信道中的元器件特性不理想造成。
b．频率偏移失真
定义：信道输入信号的频谱经过信道传输后产生了平移。
产生原因：由发送端和接收端中用于调制解调或频率变换的振荡器的频率误差引起。
c．相位抖动失真
定义：信道输入信号的相位谱经过信道传输不稳定。
产生原因：由振荡器的频率不稳定产生。
③特性图
图4-10 非线性特性
（3）衰落
①衰落的定义
衰落是指信号的包络因传播而产生起伏变化的现象。
②衰落的分类
快衰落：由多径效应引起的衰落。
慢衰落：由于移动台的不断运动，电波传播路径地形地貌的不断变化，路径上季节、日夜、天气等的变化使得衰落的起伏周期较长的一种衰落。
频率选择性衰落：衰落和频率有关，不同频段上衰落特性不一样，当频率超过相干带宽时发生频率选择性衰落。
（4）多径效应
①产生原因
信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变。
②产生影响
使数字信号的码间串扰增大。
③解决措施
降低码元传输速率以减小码间串扰的影响。
3．经过信道传输后的数字信号
（1）确知信号
确知信号是指接收端能够准确知道其码元波形的信号。
（2）随机相位信号
随机相位信号是指相位由于传输时延的不确定而带有随机性，使接收码元的相位随机变化的信号。
（3）起伏信号
起伏信号是指包络随机起伏、相位也随机变化的接收信号。