现代通信原理第三章信道与噪声.ppt

成都信息工程学院通信系王春圃 《现代通信原理》 * 通信工程系：王春圃chpwang@cuit.edu.cn 第 三 章信 道 与 噪 声 一、信 道 （一） 定义及分类 1. 狭义信道---信号的物理传输媒质。 分类：①有线信道(有形而看得见,摸得着!) ②无线信道(无形而看不见,摸不着！) 2．广义信道---信号的传输通道（传输系统） 定义: 传输媒介（狭义信道） + 有关转换器  分类：调制信道；编码信道 定义及分类 （二） 信道的数学模型 ∵ 调制信道的共性(P33)： （1）有一对(或多对)输入和输出端 （2）绝大部分信道是线性的，满足叠加定理 （3）具延迟作用和损耗 （4）无输入时（0输入）也有输出——噪声 ∴ 模型——时变线性网络 1. 调制信道模型 时变线性网络 ei（t） eO（t） … … 时变线性网络 ei1（t） ei2（t） ei3（t） eim（t） eO1（t） eO2（t） eO3（t） eOn（t） 调制信道分类 据k（t）分: 恒参信道 ---k(t) 不随时间变化(或变化缓慢) 随参信道 ---k(t)随时间随机变化 2. 编码信道模型及分类 (1) 特点: 编码信道 编码信号 （数字序列） 译码器输出 （另一种序列） 无记忆编码信道（模型见教材） 有记忆编码信道 (三) 恒参信道及对被传信号的影响 1、常见恒参信道 （1）有线电信道 ①明线(即平行绝缘线) 优点：传输损耗低 缺点：噪声干扰敏感 ②对称电缆(拧成扭绞状的电缆) 优点：较稳定 缺点：损耗较大 ③同轴电缆 优点：外导体接地、屏蔽干扰 LAN用基带：50Ω、93Ω CATV：75Ω （2）光纤信道 组成： 解调电信号 基带电信号（原始电信号） 基带电信号（原始电信号） 基带处理 光源 光调制器 光纤线路 光检测器 基带处理 产生载波光 （3）无线视距中继信道——超短波、微波 例 地面微波接力 两个地面站之间传送 距离：50 -100 km 地球 地面站之间的直视线路 微波传送塔 使用微波频段 使用转发器接收和转发 地面站 地球 地面站 （4）卫星中继通信 2. 恒参信道对被传信号的影响 （1）模型与特性 模型---线性非时变网络 特性（从系统的观点）---幅频、相频特性 0 f ∣H（ω）∣ φ（ω） f 0 无失真传输条件 无失真传输近似条件 ωc f ∣H（ω）∣ φ（ω） f ωc B （2） 影响 ①幅-频畸变 由来:幅频特性不理想造成 例:电话线传输特性： 影响 模拟信号波形失真 数字信号产生ISI 解决方法 控制畸变、使用畸变较小区域 均衡（收端加线性补偿网络---特性补偿） 衰减特性 ② 相—频畸变 由来:相频特性不理想造成 影响？ 特性的衡量 用群迟延特性衡量 ---τ(ω)=[φ（ω）] ‘ 迟延不一定引起ISI 减小相频畸变（群延迟畸变）措施？---时域均衡（数字通信时） 实际 τ(ω) f 理想 非线性畸变： 信道部件非线性特性不理想造成 不易消除 频率偏移（指载频（射频）的随机漂移） 相位抖动（随机抖动） ③ 其它畸变 (四) 随参信道及对被传信号的影响 1 随参信道举例 短波：波长:100-10m的无线电波 分类： 沿地表传播的“地波” 由电离层反射传播的“天波” 传播路径 电离层（F layer) 离地60-600km的大气层 电离层分四层：D、E、F1、F2 短波电离层反射信道 多径传播现象 原因： （1）电波一次、多次反射 （2）反射距离不同 （3）漫射现象 （4）地球磁场引起的电波分裂（寻常波和非寻常波） 2 随参信道的特点(共性) 对信号的衰耗随时间变 传输时延随时间变 多径传播 3 随参信道对被传信号的影响 （1）发射单频信号时，产生？ 设发送信号：S（t）= ACOSω0t 则接收信号： 其中：μi（t）为第i路径收信号的振幅 τi（t）为第i路径收信号的传输时延 φi（t）=－ω0τi（t） (2）频率选择性衰落 (P50) ---以两经传播为例分析 设信号经两路径到收端,且两路径具相同传输损耗V0和一个相对时延差τ, 可用下线性网络表信道模型 V0 V0 延迟t0 延迟t0 +τ + f(t) f0(t) V0f(t) V0f(t) V0f(t-t0) V0f(t-t0 –τ) 则 H(ω) 的获得 设 ∴输出信号为: ∴ 成都信息工程学院通信系王春圃 《现代通信原理》