通信原理国防第6版第4章信道.pptVIP

4.1 无线信道 4.2 有线信道 4.3 信道的数学模型 4.4 信道特性对传输信号的影响 4.5 信道中的噪声 4.6 信道容量;第4章学习目标 掌握信道的定义、信道的数学模型、连续信道 的容量——香农公式； 理解恒参信道与随参信道的传输特性及其对信 号的影响； 了解信道的分类、加性噪声的统计特性、离散 信道的容量。;作业P85; 信道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，这种信道称为广义信道。 ; 狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线信道两类。 ;4.1 无线信道 在无线信道中信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的。;传播路径;d;图4-7 对流层散射通信;流星余迹散射 流星余迹特点－高度80 ~ 120km，长度15 ~ 40km 存留时间：小于1秒至几分钟 频率－30~100MHz 距离－1000km以上 特点－低速存储、高速突发、断续传输;4.2 有线信道 明线 平行架设在电线杆 上的架空线路。 传输损耗低，但易受天气 和环境的影响，对外界干 扰较敏感，故目前已经逐 渐被电缆所代替。;对称电缆 组成：对称电缆是在同一保护套内有许多对相互绝缘的双绞线的传输媒质。 通常有两种类型：非屏蔽（UTP）和屏蔽（STP）。导线材料是铝或铜， 直径为0.4~1.4 mm。为了减小各线对之间的相互干扰，每一对线都拧成扭绞状，如图所示。 ; 优点：与外界间相互干扰小；传输特性比较稳定，并且价格便宜、安装容易。 缺点：电缆的传输损耗比较大（线径细）。 主要应用：用户电话接入线。;同轴电缆 组成：结构图如图所示。由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的导体，内导体是金属线，它们之间填充着介质。为了增大容量，也可以将几根同轴电缆封装在一个大的保护套内，构成多芯同轴电缆。常用的有两种阻抗：75Ω，如电视电缆；另一种是50Ω，实验室仪器用的信号电缆常为此。 ; 优点：与外界间相互干扰小（外导体接地，电屏蔽作用好）；带宽大。 缺点：成本高（与对称电缆相比）。 主要应用：广泛。有线电视网络中大量采用这种结构的同轴电缆。 ; 光纤 组成：以光导纤维为传输媒质，光波作为载波的信道。 优点：传输损耗小（可长距离无中继传输），频带宽（容量大），重量轻，线径细（可弯曲半径小），耐腐蚀，不受电磁干扰等。 主要应用：目前在长距离干线上应用较广。据估计有可能最终全面取代电缆。;4.3 信道的数学模型 4.3.1 调制信道 所谓调制信道是指下图中从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、 媒质和收转换装置三部分。 ;调制信道和编码信道; 调制信道可以用一个二端口(或多端口)线性时变网络来表示，这个网络便称为调制信道模型。;二端口的调制信道模型， 其输出与输入的关系有 eo(t)=f［ei(t)］+n(t); f[ei(t)]反映了信道特性，不同的物理信道具有不同的特性,有的物理信道f[ei(t)]很简单，有的物理信道f[ei(t)]很复杂。为了进一步理解信道对信号的影响, 我们设想： f[ei(t)]= k(t)·ei(t) eo(t)=k(t)ei(t)+n(t) n(t) 是信道内噪声，加性干扰。  k(t) 是乘性干扰 (与ei(t)呈现非线性关系); 通常信道特性k(t)是一个复杂的函数，它可能包括各种线性失真、非线性失真、失调失真、衰落等。同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变化，故k(t)往往只能用随机过程来描述。但经大量观察表明： 有些信道的k(t)基本不随时间变化，有些却随机快变化。 信道分为两大类：一类是k(t)基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的，这类信道称为恒定参量信道，简称恒参信道；另一类信道是传输函数k(t)随时间随机快变化， 这类信道称为随机参量信道，简称随参信道。  ; 编码信道与调制信道模型有明显的不同，是一种数字信道或离散信道。编码信道输入是离散的时间信号，输出也是离散的时间信号，对