信道是指以传输媒质为基础的信号通道
网络基础 数据通信性能指标

网络基础 数据通信性能指标数据通信是继电报、电话业务之后出现的第三大通信业务。
它是一种包括科学计算机、过程控制、信息检索等内容的广义上的信息处理。
为了便于更好的理解数据通信的相关技术,先让来了解一些相关概念。
1.数据在计算机科学中,数据是信息的载体,它涉及对事物的表示形式。
通常数据指所有能够输入到计算机并被计算机的程序处理的符号介质的总称,也是用于输入电子计算机进行处理,具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的通称。
数据包括模拟数据和数字数据两种,其中模拟数据反映的是连续的值(如声音、视频、温度、压力等);数字数据反映的是离散的值(如整数、ASCII 文本等)。
2.信息从广义上说,信息就是消息。
对人类而言,人的五官生来就是为了感受信息的,它们是信息的接收器,它们所感受到的一切,都是信息。
然而,还有大量的信息是我们的五官不能直接感受到的,人类正通过各种手段,发明各种仪器来感知它们,发现它们。
由计算机产生的信息一般是数字、字母、符号的组合,为了传输这些信息,首先要将每一个字母、数字符号用计算机能够识别的二进制代码来表示。
另外,也可以说信息就是指数据的具体含义。
3.信号信号是一种可以觉察的脉冲(如电压、电流、磁场强度等),通过它们能传达消息或信息。
也可以说,信号是运载数据的工具,是数据的载体。
从广义上讲,它包含光信号、声信号和电信号等。
而在计算机网络中,一般应用电信号,如无线电波、电话网中的电流等等。
而在计算机领域,电信号还可以分为模拟信号和数字信号。
其中,模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息,其信号的幅度、或频率、或相位随时间作连续变化,如目前广播的声音信号,或图像信号等,如图3-1所示。
模拟信号波形-11图3-1 模拟信号波形数字信号指幅度的取值是离散的,是一串电压脉冲序列。
二进制码是一种数字信号,用两种不同的电平(高电平“1”和低电平“-1”)来表示比特序列的电压脉冲信号。
由于二进制码受噪声的影响小,因此易于数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。
计算机网络技术(第三版)习题答案

附录:课后习题答案第一章1.计算机网络就是指,将分布在不同地理位置具有独立功能的多台计算机及其外部设备,用通信设备和通信线路连接起来,在网络操作系统和通信协议及网络管理软件的管理协调下,实现资源共享、信息传递的系统。
计算机网络的功能主要体现在以下几方面:①实现计算机系统的资源共享②实现数据信息的快速传递③提高可靠性④提供负载均衡与分布式处理能力⑤集中管理⑥综合信息服务2. 略3. 用户资源子网提供访问网络和处理数据的能力,是由主机系统、终端控制器和终端组成;通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分,主要完成数据的传输、交换以及通信控制。
通信子网为用户资源子网提供信息传输服务;用户资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上的。
网络书稿第二版-(附习题答案)4. 星型的中心节点是主节点,它接收各分散节点的信息再转发给相应节点,具有中继交换和数据处理功能。
星型网的结构简单,建网容易,但可靠性差,中心节点是网络的瓶颈,一旦出现故障则全网瘫痪。
网络中节点计算机连成环型就成为环型网络。
环路上,信息单向从一个节点传送到另一个节点,传送路径固定,没有路径选择问题。
环型网络实现简单,适应传输信息量不大的场合。
由于信息从源节点到目的节点都要经过环路中的每个节点,任何节点的故障均导致环路不能正常工作,可靠性较差。
总线结构中,各节点通过一个或多个通信线路与公共总线连接。
总线型结构简单、扩展容易。
网络中任何节点的故障都不会造成全网的故障,可靠性较高。
树型网络是分层结构,适用于分级管理和控制系统。
与星型结构相比,由于通信线路长度较短,成本低、易推广,但结构较星型复杂。
网络中,除叶节点极其连线外,任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。
网状结构又称为不规则型,网络中各节点的连接没有一定的规则,一般当节点地理分散,而通信线路是设计中主要考虑因素时,采用不规则网络。
目前,实际存在的广域网,大都采用这种结构。
5. 服务器操作系统:它安装在网络服务器上,提供网络操作的基本环境。
通信原理1

通信原理11.1 差不多概念1、通信:通信确实是异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。
通信的目的在于信息的传递和交换。
2、信息:信息是人类社会和自然界中需要传递、交换、储备和提取的抽象内容。
由于信息是抽象的内容,为了传递和交换信息,必须通过语言、文字、图像和数据等将它表示出来,即信息通过消息来表示。
3、消息:消息是信息的载荷者。
消息有不同的形式,例如语言、文字、符号、数据、图片等。
4、信号:信号是消息的表现形式,消息是信号的具体内容。
信号是消息的载体,是表示消息的物理量。
5、通信系统:我们把实现信息传输过程的全部设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。
1.2 通信系统模型1、一样模型我们把实现信息传输所需一切设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。
以点对点通信为例,通信系统的一样模型如图1-1所示。
图1-1通信系统的一样模型发送设备的作用一方面是把信息转换成原始电信号。
该原始电信号称为基带信号;另一方面将原始电信号处理成适合在信道中传输的信号。
信道是指信号传输通道,按传输媒介的不同,可分为有线信道和无线信道两大类。
接收设备的功能与发送设备相反,即进行解调、译码等。
它的任务是从带有干扰的接收信号中复原出相应的原始电信号,并将原始电信号转换成相应的信息,提供给受信者。
2、模拟通信系统模型传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。
如图 l-2 所示。
图1-2 模拟通信系统模型变换器将语音信息变成电信号〔模拟信源〕,然后电信号经放大设备后能够直截了当在信道中传输。
为了提高频带利用率,使多路信号同时在信道中传输,原始的电信号〔基带信号〕一样要进行调制才能传输到信道中去。
调制是信号的一种变换,通常是将不便于信道直截了当传输的基带信号变换成适合信道中传输的信号,这一过程由调制器完成,通过调制后的信号称为已调信号。
在接收端,经解调器和逆变换器还原成语音信息。
3、数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。
现代通信原理与技术第二版第3章答案张辉 曹丽娜

sIuJ tpIuJ oIuJ dIuKJHtjIuJ oIuJ 在 通 信 系 统 中 K绝 大 部 分 实 际 信 道 可 以 用 以 上 三 种 信 道 模 型 来 表 征
IJ
图
带 有 加 性 噪 声 的 线 性 时 变 滤 波 器 信 道 图
内 容 提 要
信 道 的 定 义 和 分 类
信 道 是 指 以 传 输 媒 质 为 基 础 的 信 号 通 道 K有 狭 义 信 道 和 广 义 信 道 之 称
狭义信道
狭义信道仅指传输媒质分为有线信道和 无 线 信 道 两 类有 线 信 道 包 括 明 线 对 称 电 缆 同轴电缆及光纤等无线信道 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
相 频 特 性 的 导 数 K即
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它 表 示 对 信 号 的 不 同 频 率 成 分 具 有 相 同 的 迟 延 K如 图
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理想信道的幅频特性 相频特性和群迟延 频率特性
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论何种广义信道K传输媒质是其主要部分K通 信 效 果 的 好 坏K在 很 大 程 度 上 将 依 赖 于 传 输 媒质的特性
信 道 的 数 学 模 型
建立信道模型的目的是为了描述实际物理信
道 的 特 性 K它 有 助 于 通 信 系 统 的 分 析 和 设 计
调制信道模型 调制信道是为研究调制与解调问题而定义的
二 进 制 编 码 信 道 模 型
5g中的信道和通道

5g中的信道和通道
在5G中,信道和通道是两个关键的概念,它们在通信系统中起到了不同的作用。
1.信道(Channel):
-信道是指无线通信中信号传输的媒介,它可以是空气、自由空间、电缆等。
在5G中,通常涉及到多个信道,包括主要的下行信道(从基站到用户设备)和上行信道(从用户设备到基站)。
-5G信道可以根据其功能和用途分为许多种类,例如物理信道、控制信道、共享信道等。
物理信道负责传输用户数据,控制信道则用于传输控制信息,共享信道则用于多用户之间的资源共享。
2.通道(Channel):
-在数字通信中,通道是指信号从发送端传输到接收端的路径或介质。
通道包括了信号传输过程中遇到的各种传播媒介引起的衰减、噪声、多径效应等影响。
-5G中的通道建模考虑了更复杂的信道条件,例如大规模多输入多输出(MIMO)系统,通过多个天线进行通信。
这种情况下,通道矩阵描述了不同天线之间的传输关系,其中包括了空间上的信息。
总体而言,信道强调的是无线传输中信号传播的媒介,而通道更侧重于描述信号在传输过程中所经历的各种影响和传输特性。
在5G中,这两个概念密切相关,因为更高的频谱和更复杂的技术带来了对信道和通道建模更为精细和复杂的需求。
信道、信道容量、数据传输速率

信道、信道容量、数据传输速率简介:信道、信道容量、数据传输速率(比特率)、电脑装置带宽列表一、信道的概念信道,是信号在通信系统中传输的通道,是信号从发射端传输到接收端所经过的传输媒质,这是狭义信道的定义。
广义信道的定义除了包括传输媒质,还包括信号传输的相关设备。
信道容量是在通信信道上可靠地传输信息时能够达到的最大速率。
根据有噪信道编码定理,给定信道的信道容量是其以任意小的差错概率传输信息的极限速率。
信道容量的单位为比特每秒、奈特每秒等等。
香农在第二次世界大战期间发展出信息论,并给出了信道容量的定义和计算信道容量的数学模型。
他指出,信道容量是信道的输入与输出的互信息量的最大值,这一最大取值由输入信号的概率分布决定。
二、信道的分类(一)狭义信道的分类狭义信道,按照传输媒质来划分,可以分为有线信道、无线信道和存储信道三类。
1. 有线信道有线信道以导线为传输媒质,信号沿导线进行传输,信号的能量集中在导线附近,因此传输效率高,但是部署不够灵活。
这一类信道使用的传输媒质包括用电线传输电信号的架空明线、电话线、双绞线、对称电缆和同轴电缆等等,还有传输经过调制的光脉冲信号的光导纤维。
2. 无线信道无线信道主要有以辐射无线电波为传输方式的无线电信道和在水下传播声波的水声信道等。
无线电信号由发射机的天线辐射到整个自由空间上进行传播。
不同频段的无线电波有不同的传播方式,主要有:地波传输:地球和电离层构成波导,中长波、长波和甚长波可以在这天然波导内沿着地面传播并绕过地面的障碍物。
长波可以应用于海事通信,中波调幅广播也利用了地波传输。
天波传输:短波、超短波可以通过电离层形成的反射信道和对流层形成的散射信道进行传播。
短波电台就利用了天波传输方式。
天波传输的距离最大可以达到400千米左右。
电离层和对流层的反射与散射,形成了从发射机到接收机的多条随时间变化的传播路径,电波信号经过这些路径在接收端形成相长或相消的叠加,使得接收信号的幅度和相位呈随机变化,这就是多径信道的衰落,这种信道被称作衰落信道。
通信原理基础知识
通信原理基础知识
通信原理是指信息在传输过程中所遵循的一组基本规律和原则。
下面介绍几个通信原理的基础知识:
1. 信号传输:通信中的信息通过信号的传输来实现。
信号可以是一种物理量(如电流、电压),也可以是一种电磁波(如无线电波)。
信号的传输可以通过导线、光纤等媒介进行,也可以通过无线电等无线方式进行。
2. 信号调制:为了适应传输媒介和提高传输效率,信息信号通常需要进行调制。
调制是指将信息信号转换成适合传输的调制信号。
常见的调制方式有模拟调制(如调幅、调频)和数字调制(如调制解调器中的ASK、FSK、PSK等)。
3. 信道传输:信道是指信号传输的通道或媒介,包括有线信道和无线信道。
在信道传输过程中,信号可能会受到噪声、干扰和衰减等影响,从而导致传输质量下降。
为此,通信系统需要采取一些手段来提高传输的可靠性和性能。
4. 信号解调:在接收端,接收到的调制信号需要进行解调,将其转换回原始的信息信号。
解调过程通常与调制过程相反,可以恢复出原始信号。
5. 编码与解码:在数字通信中,对于数字信号的传输,常常需要进行编码与解码处理。
编码是指将数字信号转换成一种特定的编码格式,以便在传输中进行处理和恢复。
解码则是将接收到的编码信号转换回原始的数字信号。
以上是通信原理的一些基础知识,了解这些原理对理解通信系统的工作原理和性能优化有很大帮助。
信道的名词解释
信道的名词解释信道是指信息传递的通道或媒介,是信息传输系统中至关重要的部分。
它可以是物理通信线路、电磁波传播的媒介,也可以是无线电、光纤、卫星等传输方式。
信道在现代通信技术中扮演着桥梁的角色,使得信息能够被准确、高效地传递。
一、信道的定义信道是指信息从发送者到接收者的传输媒介。
在通信系统中,信息通过信号的形式进行传输。
信道的任务就是承载这些信号并保证它们的准确传递。
这意味着信道必须具备一定的带宽和传输能力,能够在发送和接收之间传输信号。
信道的好坏直接影响到信息传输的质量和速度。
二、信道的分类信道可以根据传输媒介的不同分为有线信道和无线信道。
1. 有线信道有线信道是指通过电缆、光纤等有线媒介进行信号传输的通道。
它的传输速度和质量较高,可以同步传输多路信号。
有线信道可以实现长距离或高速率的信号传输,被广泛应用于有线电视、互联网、电话等领域。
2. 无线信道无线信道是指通过电磁波进行信号传播的媒介,如无线电、微波、红外线和可见光等。
无线信道具有灵活性高、覆盖范围广的特点,适用于移动通信、无线网络等场景。
然而,无线信道容易受到干扰和衰减,传输速率和可靠性相对较低。
三、信道的特性1. 带宽信道的带宽是指信道能够传输的频率范围。
它决定了信道能够传输的最高频率和信号的带宽。
带宽越大,信道传输的数据量就越大,传输速度也就越快。
2. 容量信道的容量是指信道能够传输的最高数据速率。
容量受到信道带宽和信噪比的影响,理论上,信道容量与带宽成正比。
3. 信噪比信号与噪声的比值被称为信噪比。
信道中存在的噪声会干扰信号的传输,降低信号的质量和可靠性。
信噪比越大,信号质量就越好,信道传输的误码率就越低。
4. 延迟信道传输数据时,由于信号的传播速度有限,会产生传输延迟。
延迟取决于信道的物理长度和传播速度,特别是光纤信道的延迟较低。
五、信道的应用信道在现代通信系统中广泛应用于各个领域。
无论是有线通信还是无线通信,都需要可靠且高效的信道。
信道名词解释
信道名词解释一般指为传输信号提供的通路。
信道可以为同轴电缆、光纤、双绞线、微波等不同的介质。
当信道连接在远离终点站的地方,即远距离传输时,由于电磁波的传播需要有一定的时间,因此在信道[gPARAGRAPH3]上会出现传输延迟,延迟的大小用延迟时间来表示,即延迟时间的倒数称为信道的传输速率( transmission rate,或带宽)。
对于无线传输,常用的有模拟信道、数字信道和光纤信道等。
对于数字信号,则往往是通过多路复用技术将各种可能的数字信号进行复用并传输。
对于模拟信号,除了使用多路复用技术外,通常还需要使用调制技术将其进行模拟化后再进行传输。
1。
语音信道:指的是基带信道,也就是将话音信号转换成数字信号并进行传输的电信道,又叫物理信道。
2。
数据信道:又叫逻辑信道,是指完成某种逻辑运算后的结果信息所在的信道。
3。
控制信道:指的是用来传递对远端站进行监视控制的信息信道,也叫控制信道。
4。
传输信道:指的是网络中用于完成信号或数据的收发任务的信道,又叫网络信道。
5。
分配信道:指的是为网络中每个终端单元分配固定的信道,包括物理信道和逻辑信道两种形式。
6。
信源信道:指的是网络中信源发送的信息信道,也叫主信道。
7。
信宿信道:指的是网络中信宿接收的信息信道,也叫反向信道。
8。
信道容量:在信道传输时占用的频谱和资源,以每单位时间、每单位频带所能传送的最大信息比特数来表示。
9。
编码方式:对一个数据信号进行数字化后的处理方式。
10。
信源噪声比:衡量信道噪声水平的一个参数,它是指接收信号的幅度与发送信号的幅度之比。
11。
编码方案:指在信道传输中用来描述发送的码元序列,它由发送序列、信道估计序列和信源估计序列三部分组成。
12。
波特率:在数据通信中,信道传输速率是指数据流每秒钟所经历的比特数,单位为波特(波特=MHz)。
13。
误码率:在数据通信中,误码是指接收端从所接收的原始比特流中找到错误比特的概率。
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术《现代通信原理与技术(第三版)》张辉课后思考题答案第⼀章绪论1-1.什么是数字信号和模拟信号?两者的区别是什么?答:数字信号是⼀种离散的、脉冲有⽆的组合形式,是负载数字信息的信号;模拟信号是指信号⽆论在时间上或是在幅度上都是连续的。
区别:模拟信号的信号参量的取值连续(不可数,⽆穷多),⽽数字信号的信号参量只可能取有限个值。
1-2.何谓数字通信?简述数字通信系统的主要优缺点?答:数字通信是⽤数字信号作为载体来传输消息,或⽤数字信号对载波进⾏数字调制后再传输的通信⽅式。
它可传输电报、数字数据等数字信号,也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。
优点:(1)抗⼲扰能⼒强,且噪声不积累;(2)差错可控,可以采⽤信道编码技术使误码率降低,提⾼传输的可靠性;(3)易于与各种数字终端接⼝,⽤现代计算机技术对信号进⾏处理,加⼯,变换,存储,从⽽形成智能⽹;(4)易于集成化,从⽽使通信设备微型化;(5)易于加密处理,且保密强度⾼。
缺点: (1)占⽤频带较宽;(2)技术要求复杂,尤其是同步技术要求精度很⾼;(3)进⾏模/数转换时会带来量化误差。
1-3. 画出数字通信系统的⼀般模型,并简述各⼩⽅块的主要功能。
答:如下各⼩⽅块主要功能:信息源:信源(信息源,也称发终端)的作⽤是把待传输的消息转换成原始电信号,如电话系统中电话机可看成是信源。
信息源编码器:主要实现信源编码。
信源编码的作⽤之⼀是提⾼信息传输的有效性,即通过某种数据压缩技术来减少冗余度(减少信息码元数⽬)和降低数字信号的码元数率。
信道编码器:实现信道编码的功能。
信道编码是以提⾼信息传输的可靠性为⽬的的编码。
通常通过增加信源的冗余度来实现。
采⽤的⼀般⽅法是增⼤码率或带宽。
与信源编码正好相反。
数字调制器:主要实现数字调制功能。
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到⾼频处,形成适合在信道中传输的频带信号。
信道:传输信号的物理媒质。
数字解调器:对频带信号进⾏相⼲解调或⾮相⼲解调还原为数字基带信号。
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第4章信道信道是指以传输媒质为基础的信号通道,是将信号从发送端传送到接收端的通道。
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。
这种信道称为广义信道。
无线信道利用电磁波在空间的传播来传播信号;有线信道利用导线、波导、光纤等媒质来传播信号。
常把广义信道简称为信道。
4.1 无线信道信道是对无线通信中发送端和接收端之间通路的一种形象比喻。
对于无线电波而言,它从发送端传送到接收端,其间并没有一个有形的连接,它的传播路径也有可能不只一条,但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作,想象两者之间有一个看不见的道路衔接,把这条衔接通路称为信道。
信道具有一定的频率带宽,正如公路有一定的宽度一样。
电磁波传播主要分为地波、天波和视线传播三种。
地波:频率在2MHz以下,电磁波沿大地与空气的分界面传播。
传播时无线电波可随地球表面的弯曲而改变传播方向。
在传播途中的衰减大致与距离成正比。
地波的传播比较稳定,不受昼夜变化的影响,所以长波、中波和中短波可用来进行无线电广播。
根据波的衍射特性,当波长大于或相当于障碍物的尺寸时,波才能明显地绕到障碍物的后面。
地面上的障碍物一般不太大,长波可以很好地绕过它们。
中波和中短波也能较好地绕过,短波和微波由于波长过短,绕过障碍物的本领很差。
由于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,因此中波和中短波的传播距离不大,一般在几百千米范围内,收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。
长波沿地面传播的距离要远得多,但发射长波的设备庞大,造价高,所以长波很少用于无线电广播,多用于超远程无线电通信和导航等。
天波:天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回反射而传播的,频率范围在2~30MHz。
天波是短波的主要传播途径。
短波信号由天线发出后,经电离层反射回地面,又由地面反射回电离层,可以多次反射,因而传播距离很远(可上万公里),而且不受地面障碍物阻挡。
但天波传播的最大弱点是信号很不稳定的,处理不好会影响通信效果。
电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。
波长短于10m(30MHz)的微波能穿过电离层,波长超过3000km 的长波,几乎会被电离层全部吸收。
对于中波、中短波、短波,波长越短,电离层对它吸收得越少而反射得越多。
因此,短波最适宜以天波的形式传播。
但是,电离层是不稳定的,白天受阳光照射时电离程度高,夜晚电离程度低。
因此夜间它对中波和中短波的吸收减弱,这时中波和中短波也能以天波的形式传播。
收音机在夜晚能够收听到许多远地的中波或中短波电台,就是这个缘故。
视线传播:频率高于30MHz 的电磁波将穿透电离层,不能被反射回来,它只能作视线传播,即直线传播。
典型的是微波通信,利用微波接力站。
天线越高,传播距离越远。
利用三颗同步地球卫星(高度35800km),可实现全球通信。
中、低轨道卫星主要用于移动通信,一般距地面1000km ,由于卫星的轨道高度低,卫星形成的覆盖小区在地球表面快速移动,绕地球一周约需两小时。
传输延时短,路径损耗小,若干数量的卫星组成空间移动通信网,在任一时间和地球上的任一地点,都有至少一颗卫星可以覆盖。
卫星之间实行空间交换,以保证陆地、海洋乃至空中的移动通信不间断地进行。
4.2 有线信道有线信道是利用人造的传导电或光信号的媒体来传输信号。
构成有线信道的传输媒质包括架空明线、对称(平衡)电缆、同轴电缆、光缆、波导管等。
以适应各种不同的通信方式及不同容量的需要。
天波的传播地波的传播同步卫星低轨道卫星系统架空线路架空明线主要优点是架设比较容易,建设较快,传输衰耗比较小。
主要缺点是随频率升高辐射损耗迅速增加,线对间串话也急剧增加。
此外受环境影响大,保密性差,维护工作量较大。
对称电缆由若干对双绞线组成。
对称电缆的通信容量比架空明线大,每条电路投资比明线低,电气性能比较稳定,安全保密性好。
同轴电缆是将电磁波封闭在同轴管内,内导体多为实心导线,外导体为一根空心导电管或金属编织网。
即使工作频率较高,同轴电缆之间电磁波的相互干扰也较小,因此适用于高频段、大容量载波电话(电报)通信。
光在高折射率的媒质中具有聚焦特性,把折射率高的媒质做成芯线,折射率低的媒质做成芯线的包层,就构成光纤,光纤集中在一起构成光缆。
光纤可以传输光信号。
光缆通信容量极大、传输损耗极小、没有串话现象、不受电磁感应干扰。
光线的传播模式是指光线传播的路径。
对称电缆同轴电缆光缆多模光纤是指光波在光纤中的光线有多条传播路径。
用发光二极管作光源,光源不是单色的,包含多个频率成分。
各路径传输时延不同,存在色散现象,造成波形失真,带宽低。
单模光纤是指光波在光纤中只有一种传播模式。
激光器作光源,单色波传播,只有一种传播模式,频带宽。
单模光纤传输采用激光器,成本高,用作远距离传输;多模光纤采用发光二极管,成本低,用作近距离传输。
4.3 信道的数学模型调制信道:调制器输出端到解调器输入端的部分。
从调制和解调的角度来看,调制器输出端到解调器输入端的所有变换装置及传输媒质,不论其过程如何,只不过是对已调信号进行某种变换。
编码信道:编码器输出端到译码器输入端的部分。
1.调制信道模型调制信道的共性:1)有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端;2)绝大多数的信道都是线性的,即满足叠加原理;3)信号通过信道具有一定的迟延时间,而且它还会受到(固定的或时变的)损耗;4)即使没有信号输入,在信道的输出端仍有一定的功率输出(噪声)。
二对端网络多对端网络对于二对端的信道模型(一对输入端和一对输出端),其输出与输入的关系应该有其中, 为输入的已调信号; 为信道总输出波形; 为加性噪声/干扰,且与 相互独立。
表示已调信号通过网络所发生的(时变)线性变换。
若设 ,则有 信道的作用相当于对输入信号乘了一个系数k(t)。
上式为调制信号的一般数学模型。
加性干扰 n (t ),乘性干扰k (t )。
通常乘性干扰是一个复杂的函数,包括各种线性畸变、非线性畸变,同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变化,往往用随机过程来表述。
在分析乘性干扰时,可以把信道粗略分为两大类:恒参信道: k (t )不随时间变化或基本不变化; 随参信道: k (t )随机快变化。
当没有信号输入时,加性干扰也存在,但没有乘性干扰输出。
2.编码信道模型编码信道的输入和输出信号是数字序列,对二进制即0和1的序列。
编码信道对信号的影响是一种数字序列的变换,即把一种数字序列变成另一种数字序列。
一般把编码信道看成是一种数字信道。
编码信道模型可以用数字的转移概率来描述,模型中,把P(0/0)、P(1/0)、P(0/1)、P(1/1)称为信道转移概率。
以P(1/0)为例,其含义是“经信道传输,把0转移为1的概率”,这是一种错误转移概率。
编码信道是无记忆的信道,即前后码元发生的错误是互相独立的。
二进制编码信道模型概率关系:()()()o i e t f e t n t =+⎡⎤⎣⎦()i e t ()o e t ()n t ()i e t ()i f e t ⎡⎤⎣⎦()()()i i f e t k t e t =⎡⎤⎣⎦()()()()o i e t k t e t n t =+(/)(/)(/)(/)0011011101P P P P ì=-ïïíï=-ïî四进制编码信道模型:4.4 信道特性对信号传输的影响 1. 恒参信道特性对信号传输的影响恒参信道可等效为一个线性时不变网络,其传输特性H(ω)可用幅频特性,相频特性共同描述: 幅频特性(传输特性幅值与频率的关系): 相频特性(传输特性相位与频率的关系): 希望信号经过信道后不产生失真,则H(ω)满足以下条件:定义群延迟为相位频率特性的导数,即则理想的相位频率特性和群延迟频率特性图为:对于音频电话信道,导线有电阻,在高频时还有电感,两根导线之间有分布电容,因此电话信道可看成是由一个个电阻、电感和电容二端口网络级连而成。
电话信号的可用频率为300Hz~3400Hz 。
()~H w w ()~j w w []()~~ H w w j w w ìïïíïïî为一直线成线性关系()()d d j w t w w=因为人的耳朵对相频不太敏感,可不考虑相频影响,仅考虑幅频特性。
两种失真:实际信道特性不理想,必然对信号产生主要的两种失真 。
(1)频率失真(幅频失真):是指信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减,导致信号波形畸变,输出信噪比下降。
它对模拟信道影响较大(如模拟电话信道)。
由于失真是线性的,可用线性网络进行补偿。
(2)相位失真(或群延迟失真)是指信号中不同频率分量分别受到信道不同的时延,它对数字通信影响大,会引起严重的码间干扰,造成误码。
这种失真也是线性的,也可用线性网络进行补偿。
其他失真:非线性失真:信道的输入与输出信号的振幅关系不是线性关系,是由元器件特性不理想所引起。
频率偏移:信道输入信号频谱经过信道传输后产生平移,是由调制解调或频率变换的振荡器的频率误差所引起。
相位抖动:也是由于振荡器频率不稳所产生,产生附加的调制。
2. 随参信道特性对信号传输的影响随参信道是指信道是时变的,如电离层密度的变化;对流层气团的变化。
随参信道特点:(1)对信号的衰减随时间变化而变化。
(2)传输时延随时间变化。
(3)多径传播 。
多径传播是指由发射点出发的电波可能经过多条路径到达接收点。
由于每条路径对信号的衰减和时延都随电离层和对流层的机理变化而变化,所以接收信号将是衰减和时延随时间变化的各路径信号的合成。
发射波为 ,振幅A ,频率f 0恒定。
经过几条路径传播后的接收信号:电话信道振幅频率特性与相位频率特性图()()()()()cos cos 0011n n i i i i i i R t t t t t t t m w t m w j ==轾轾=-=+臌臌邋cos 0A t wμi (t):第i 条路径的接收信号振幅。
τi (t):第i 条路径的传输时延,它随时间不同而变化。
利用和角公式,接收信号为:式中:因为 是缓慢变化的,因此包络 、相位 也是缓慢变化,于是 可视为一个窄带随机过程。
信号波形因传播有了起伏的现象称为衰落(接收信号的幅度和频率都发生了变化)。
信号起伏比信号周期变化缓慢,但能和数字信号的一个码元相比较,因此这种衰落称为快衰落。
信号中在一条信道传播时,也会因季节、天气等原因产生衰落,这种衰落时间很长,称为慢衰落。