[第四章信道.ppt

教学提示 信道是通信系统的三要素之一,是通信系统组成的重要部分。任何信号离开信道都不能进行传输，可见信道的特性对信号的传输起着重要的作用，所以有必要进行讨论。 第四章 信 道 3.1 主要内容： 信道的定义、分类 信道数学模型 恒参信道举例 恒参信道特性及其对信号传输的影响 随参信道举例 随参信道特性及其对信号传输的影响 随参信道特性的改善 信道的加性噪声 信道容量的概念、香农公式（shannon formula） 4. 2 信道定义 1.信道定义：信号通道. 2.信道的分类 狭义信道：信号的传输媒质 . 有线信道：架空明线、双绞线、同轴电缆、光缆 无线信道：地波、短波、微波、卫星、散射 广义信道：传输媒质及有关变换装置.(收、发转换器, 放大，频率变换，电←→电磁波，等。) 编码信道 调制信道 4. 3 信道数学模型 一. 调制信道模型 传输已调信号，关心的是信号的失真情况及噪声对信号的影响。已调信号的瞬时值是连续变化的，故也称调制信道为连续信道，甚至称为模拟信道。 共性： ⑴有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端； ⑵绝大多数信道是线性的，即满足迭加原理； ⑶信号通过信道具有一定的迟延时间，而且会受到损耗； ⑷即使无信号输入，在信道输出端仍有功率输出（噪声） 二．编码信道模型 调制信道对信号的影响是通过h(t)和n(t)使已调信号发生模拟性变化。-----模拟信道 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，即将一种数字序列变成另一种数字序列。------数字信道 输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号失真情况，但误码与调制信道有关，无调制解调器时误码由收、发滤波器设计不当及n(t)引起。 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。 例：二进制数值传输系统 二进制无记忆信道 二进制有记忆对称信道 （码元发生差错是相互独立的） （码元发生差错是非独立的） 4.4 恒参信道举例 K(t)不随时间变化或基本不变化 一、有线信道 ⑴ 明线：平行而相互绝缘的架空裸线线路。 优点：传输损耗低 缺点：易受气候和天气影响，并对外界噪声干扰敏感。 ⑵对称电缆：同一保护套内多对相互绝缘双导线的传输媒质。 优点：传输特性比较稳定 缺点：损耗比明线大。 ⑶同轴电缆：由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的空管，内导体是金属线（芯线） 优点：外界噪声很少进入其内部 表3-1 列出了三种有线信道的工作频率范围，通话路数及增音段长度。 ⑷光纤信道：以光纤为传输媒质、光波作为载波的信道 特点：损耗低、频带宽、线径细、可弯曲半径小、不怕腐蚀、节省有色金属、不受电磁干扰。 二、无线信道 ⑴无线电视距中继 工作频率在超短波和微波波段的电磁波基本上沿视线传播，通信距离依靠中继方式延伸。 组成：终端站、中继站及各站之间的电波传播路径。特点：传输容量大，发射功率小，通信稳定可靠应用：主要用于长途干线、移动通信网及某些数据收集系统。 ⑵卫星中继信道 同步通信卫星，异步通信卫星 概念：卫星中继信道是无线电中继信道的一种特殊形式。它是航天技术与通信技术相结合的产物。 特点：传输距离远、覆盖地域广、传播稳定可靠、传输容量大。 用途：传输多路电话、电报、数据、电视等。 构成：通信卫星、地球站、上行线路、下行线路 4. 5 恒参信道特性及其对信号传输的影响 恒参信道对信号传输的影响是确定的或者变化极其缓慢的，等效于一个非时变的线性网络。 一．数学描述 二、理想的恒参信道 传输特性： 幅度-频率特性│H(ω)│； 相位-频率特性?(?) 理想的恒参信道满足以下两个条件 1）、│H(ω)│＝Ｋ(常数) 2）、 群迟延 τ(ω)＝td (常数) 理想信道传输函数: 理想信道冲击响应： 三、实际信道特性 1、幅度-频率畸变 ∣H(?)∣≠k(常数)，产生幅频畸变。即幅度-频率特性的不理想引起的频率失真。 2、相位-频率畸变 信道的相位-频率特性偏离线性关系所引起的畸变。 模拟语音通信：影响不大，人耳对相频畸变不太敏感。 数字信号传输：引起严重的码间干扰，造成误码 。 数字滤波器 h(n)=±h(N-1-n) 用群迟延频率特性来描述相频特性：相频特性对频率的导数 τ(?)=d ?(?)/d?，当τ(?)=-td时，无相频畸变。 工程设计时，应使∣H(ω)∣畸变范围及τ(ω)误差范围符合要求。 4. 6 随参信道举例 随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的信道