通信原理讲义 第1部分.docVIP

第二章 信 道 引言 信道数学模型 恒参信道特性及其对信号传输的影响 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 习题 2.1 引 言 信 道：信号通道 狭义信道：信号的传输媒质 有限信道 无限信道 广义信道：媒质及有关变换装置 信道定义: 调制器中含发滤波器，解调器中含收滤波器 收、发转换器：放大，频率变换，电→电磁铁，等。 2.2 信 道 数 学 模 型 一. 调制信道 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号，甚至称为信道。 单输入单输出信道： ei(t)：模拟信号或数字信号； f[·]： 线性失真，非线性失真，损耗，时变损耗等。工程上应是非线性失真 足够小。 n(t)： 加性噪声，与ei(t)无关。 k(t)： 产生乘性噪声，包括各种失真等，只有ei(t)存在时，乘性噪声才存在。 恒参信道：f[·]作块变化，即信道对信号的影响是变化的，如电离层反射信道，对流层散射信道。 二．编码信道 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，但误码是由调制信道造成的，无调制解调器使收、发滤波器设计不当即n(t)引起。 二进制无记忆信道 二进制无记忆对称信道 转移概率矩阵： p(yj / xi)= p(0/0) p(1/0) p(yj / xi)= 1－ε 1－ε p(0/1) p(1/1) ε ε pe=p(0)×p(1/0)+p(1)×p(0/1) pe=ε×[p(0)+p(1)] 2.3 恒参信道特性及其对信号传输的影响 特性 一般为线性时不变系统： c(t) H(w)=∣H(w)∣ ∣H(w)∣≠k(常数)，产生复频畸变。 Ψ(w) ≠-wtd ，产生相位畸变。 理想信道 H(w)=k ，对ei(t)衰减、时延。 用群迟延频率特性来描述相频特性： τ(w)=dΨ(w)/d w，当τ(w)=-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。 二．对信号传输的影响 1．模拟信号 ∣c(ω)∣≠k，使模拟信号失真，解调后基带信号失真。 τ(ω)=-td，对语音信号影响不大(耳朵对相位不敏感)，仅对视频信号影响大 2．数字信号 H(ω)不理想，可能造成码间串扰、误码。 例：2ASK系统，设发滤波器带宽无限大，对信号传输无影响。 三．克服措施： 模拟通信： 频域均衡，使信道、均衡器联合频率特性在信号频率范围类无畸变。 数字通信：·合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰。 ·信道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适应信道特性变化。 2.4 随参信道特性及其对信号传输的影响 一．特性 以对流层散射信道为例：10km～12km大气层 传输特点：多经传输且每条路径的衰减及时延都是 二．对信号传输的影响 1．发射单频信号 Acosωt，瑞利衰落、频率弥散。 接收信号 式中 由于ui(t)及ψi(t)是缓慢变化的(相对于cosω0t)，因为Xc(t)、Xs(t)、ψ(t)、V(t)也是缓慢变化的，于是k(t)可视为一个窄带随机过程。 瑞利分布： 均匀分布： 2．发射频带信号 (频率选择性衰落) 以两路径为例，且衰减是恒定的； ·τ是变化的，故传输特性零点、极点是变化的。 ·设最大迟延为τm，则相对带宽Δf=1/τm 。 ·当信号带宽BΔf时，R(t)波形一定有畸变。 ·当信号带宽BΔf时，R(t)时强时弱，与发射单频信号时现象相似。 ·为了不引起明显的选者性衰弱，B应小于Δf且采用分级接收等技术使信