通信原理第三章zjs2010.ppt

在接收端采用分集方式可以得到N个衰落特性相互独立的信号，所谓合并就是根据某种方式把得到的各个独立衰落信号相加后合并输出，从而获得分集增益 (1)最佳选择式 最佳选择式合并是所有合并方式中最简单的一种。其原理是检测所有接收机输出信号的信噪比，选择其中信噪比最大的那一路信号作为合并器的输出，其原理图如图 3.8-2 所示 3)合并方式 效果最差 图 3.8-2 选择式合并原理图 (2) 等增益相加式 等增益合并原理如图3.8-3所示。当加权系数k1=k2=…=kN时，即为等增益合并 (3)最大比值相加式 控制各支路增益，使它们分别与本支路的信噪比成正比，然后再相加得到接收信号 图 3.8-3 等增益合并、最大比值合并原理 图 3.8–4 三种分集合并的性能比较 4）三种分集合并的性能 最大比值合并性能最好 选择式合并性能最差 3.9 信道的加性噪声 噪声－电子系统中所传输的信号以外一切规则和不规则的、可懂和不可懂的干扰，统称噪声 加性噪声－分散在通信系统的各处噪声的集中表示。加性噪声与信号相互独立，并且始终存在，实际中只能采取措施减小加性噪声的影响，而不能彻底消除加性噪声 一 来源 (1)人为噪声－广播中的外台信号 (2)自然噪声－太阳黑子 (3)内部噪声－导体中的热噪声 二 噪声的分类 1)确知噪声 理论上可以消除或基本消除。如电源噪声、谐波干扰、自激振荡 2)随机噪声 不能预测的噪声。如外台、雷电 (1)单频噪声－一种连续波的干扰。如：外台(已调正弦波，但是幅度、频率和相位都不能事先预知。但在频率轴上可以实测) (2)脉冲噪声－在时间上无规则地突发地短促噪声。如：电气开关、雷电等。突发脉冲幅度大、持续时间短，具有较宽地频谱。可以通过选择合适的工作频率、远离脉冲源等措施减小和避免脉冲噪声的干扰 (3)起伏噪声－以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表。无论在时间上或频域内总是普遍存在的，不可避免的。是影响通信质量的主要因素 3.9.1 热噪声 一 定义 由传导媒质中电子的随机运动而产生的。在通信系统中电阻器件噪声、天线噪声、馈线噪声以及接收机产生的噪声均可等效成热噪声 二 特点 (1)服从高斯分布,也称高斯白噪声 从直流到微波范围内都存在 (2)具有均匀功率谱密度:pi=2kTG、pv=2kTR、pv＝R2Pi k=1.3805*10-23J/K波尔兹曼常数 T: 热噪声源的绝对温度 G: 电阻R的电导 电阻的热噪声可以表示为噪声电流源或噪声电压源的形式，如图 3.9-1 所示 图3.9-1(b)是噪声电流源与纯电导相并联 图3.9-1(c)是噪声电压源与纯电阻相串联 若电路的频率范围为B，则噪声电流源in(t)与噪声电压源vn(t)实际提供的噪声功率为：2PiB和2PvB，则噪声电流源和电压源的均方根值(或称等效的有效值)分别为： 二 电阻热噪声的表示 图 3.9–1 电阻热噪声的等效表示 解:∵ K=t+273=290 K ∴ =1.386*10-7V =0.14μV 散弹噪声--电子管和晶体管中电子发射不均匀产生的噪声 功率谱密度：Pi(ω)=qI0 q电子电荷1.68*10-19C 宇宙噪声--来自太阳、银河系及银河系外的噪声 它们的功率谱密度在很宽的频率范围内也是平坦的。因此散弹噪声和宇宙噪声通常也看成是高斯白噪声 例3.9-1 某天线的等效电阻R=300Ω,接收机的频带B=4KHz,环境温度t=17℃,试求：该天线产生的热噪声电压的有效值。 1)定义 在整个频率范围内具有平坦的功率谱密度的噪声。热噪声、散弹噪声和宇宙噪声这些起伏噪声都可以认为是一种高斯噪声，且功率谱密度在很宽的频带范围都是常数 2)高斯白噪声的双边功率谱密度 3)高斯白噪声的自相关函数 三 高斯白噪声 起伏噪声本身是一种频谱很宽的噪声，当它通过通信系统时，会受到通信系统中各种变换的影响，使其频谱特性发生变化。一个通信系统的线性部分可以用线性网络来描述，通常具有带通特性 当宽带起伏噪声通过带通特性网络时，输出噪声就变为带通型噪声 如果线性网络具有窄带特性，则输出噪声为窄带噪声 研究调制解调问题时，解调器输入端噪声通常都可以表示为窄带高斯噪声 4）通信系统的噪声  带通型噪声的频谱具有一定的宽度，噪声的带宽可以用不同的定义来描述。为了使得分析噪声功率相对容易，通常用噪声等效带宽来描述。设带通型噪声的功率谱密度为Pn(f)，如图3.