第四章信道选读.ppt

* * 小结（3） 失真 恒参信道的失真： 线性失真：用振幅－频率特性和相位－频率特性（群延迟）描述。 随参信道的失真： 多径效应 噪声 热噪声，AWGN，窄带噪声 * * 小结（4） 信道容量－信道能够传输的最大平均信息量 离散信道容量（了解） 连续信道容量（重点掌握） * * 作业 4－7 * * 恒参信道，传统无线通信方式，微波站之间无障碍，地球表面弯曲，中继 基站到移动交换局的通信 微波通信频率高，可同时传送大量信息 * 通信卫星：太空无人值守的微波通信中继站 * 传输媒体的选择取决于许多因素,这些因素是: 1)网络拓扑的结构. 2)要支持实际需要所提出的通信容量. 3)满足可靠性要求. 4)能承受的价格范围. * 无线电通信使用的频谱资源，最低可为3KHz，最高达3THz。更高的电磁频谱当然不是以3THz为限的，使用3THz以上电磁频谱的电信系统也在研究探索之中，但它最大不能超过可见光的范围。由于受到技术上和可提供能够操作使用的无线电设备方面的限制，ITU当前只划分了9KHz~400GHz范围，而且目前实用的较高的频段只是在几十GHz。 微波：300MHz~300GHz 3G: 2GHz左右的频段，带宽1.25MHz~5MHz GSM网络带宽~200KHz. 频段：900MHz, 1800MHz, 1900MHz(国内使用前两个频段) * 两对端（或多对端）时变线性网络。 * * 多径效应（1） 多径效应分析： 设 发射信号为 接收信号为 式中 － 由第i条路径到达的接收信号振幅； － 由第i条路径达到的信号的时延； 上式中的 都是随机变化的。 * * 多径效应（2） 应用三角公式可以将式(4.4-1) 改写成： 上式中的R(t)可以看成是由互相正交的两个分量组成的。这两个分量的振幅分别是缓慢随机变化的。 式中 － 接收信号的包络 －接收信号的相位 缓慢随机变化振幅 缓慢随机变化振幅 * * 多径效应（3） 所以，接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号： 结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号。 这种包络起伏称为快衰落 － 衰落周期和码元周期可以相比。 另外一种衰落：慢衰落 － 由传播条件引起的。 * * 例子（1） 多径效应简化分析：设 发射信号为：f(t) 仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同 两条路径的接收信号为：A f(t - ?0) 和 A f(t - ?0 - ?) 其中：A － 传播衰减， ?0 － 第一条路径的时延， ? － 两条路径的时延差。 求：此多径信道的传输函数 * * 例子（2） 设f (t)的傅里叶变换（即其频谱）为F(?)： * * 例子（3） 上式两端分别是接收信号的时间函数和频谱函数 ，故得出此多径信道的传输函数为 上式右端中，A － 常数衰减因子， － 确定的传输时延， － 和信号频率?有关的复因子，其模为 * * 例子（4） 按照上式画出的模与角频率?关系曲线： 曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差?。而? 是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落现象。由于这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。 图4-18 多径效应 * * 图4-18 多径效应 相关带宽 定义：相关带宽＝1/? 实际情况：有多条路径。 设?m － 多径中最大的相对时延差 定义：相关带宽＝1/?m 多径效应的影响： 多径效应会使数字信号的码间串扰增大。为了减小码间串扰的影响，通常要降低码元传输速率。因为，若码元速率降低，则信号带宽也将随之减小，多径效应的影响也随之减轻。 * * 数字信号的分类 接收信号的分类 确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信号 随相信号：接收码元的相位随机变化 起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变化。 通过多径信道传输的信号都具有这种特性 * * 4.5 信道中的噪声 噪声 信道中存在的不需要的电信号。 加性干扰。 按噪声来源分类 人为噪声 － 例：开关火花、电台辐射 自然噪声 － 例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声 * * 热噪声 热噪声 来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。 频率范围：均匀分布在大约 0 ～ 1012 Hz。 热噪声电