通信原理(四).ppt

第三章 信 道;一、信道及其数学模型（1）;波段划分及各波段传播特点;信号通过信道时，一般受到两种类型的干扰或损害： 信道对信号的确定性的干扰 产生原因：信道的幅度和相位传输特性不理想。如色散、频率偏移、信道非线性等。 解决方法：原则上可通过均衡方法解决。 信道对信号的随机性的干扰 产生原因：各种加性和乘性噪声。如热噪声、脉冲噪声和短波及散射信道中的随机衰落现象等。 解决方法：通过选择合理的信号形式、最佳接收方法和适当的误差控制等加以限制。;调制信道模型： ;假定：;编码信道模型：包含调制信道，故它要受调制信道的影响。 1、无记忆编码信道：一码元的差错与其前后码元是否发生差错无关 2、有记忆编码信道：一码元的差错与其前后码元是否发生差错有关 如常用到的二进制无记忆编码信道模型：;二、恒参信道(1);光纤信道 组成：光源、光纤线路及光调制器/光电探测器。 中继器。有两种类型： 1、直接中继器：直接将光信号放大以补偿光纤的传输损耗。 2、间接(再生)中继器：将光信号先解调为电信号，经放大或再生处理后，再调制到光载波上，利用光纤继续传输。;色散：指信号的群速度随频率或模式不同而引起的信号失真这种物理现象。 多模光纤的色散有三种： 1、材料色散：由材料的折射指数随频率而变化引起的色散。 2、模式色散：在多模光纤中，由于一个信号同时激发不同的模式，即使是同一频率，各模式的群速也是不同的。这样引起的色散称为模式色散。 3、波导色散：对同一模式，不同的频谱分量有不同的群速，由此引起的色散。 光纤色散将会使信号产生畸变，它限制着通信容量和信号传输距离的增加。;无线电视距中继 指工作频率在超短波和微波波段，电磁波基本上沿视线传播，当微波天线高度在50m左右，直视通信距离约为50km。 依靠中继方式延伸通信距离，它主要用于长途干线、移动通信网及某些数据收集。 无线电中继信道的构成如图4-4所示。它由终端站、中继站及各站间的电波传播路径 中继方式：直接中继、间接(再生)中继 传输容量大、发射功率小、通信稳定可靠，以???和同轴电缆相比，可以节省有色金属等优点，被广泛用来传输多路电话及电视。;卫星中继信道：特殊形式的微波接力通信 由通信卫星、地球站、上行线路及下行线路构成。 1、无源卫星：只能反射无线电信号，现已被淘汰。 2、有源卫星：可以转发无线电信号，是现在的主要发展对象 低地球轨道LEO(Low Earth Orbit)：距地面500-5000km，卫星运行周期在2—4h； 链路，如果轨道高度太低，，这样，卫星寿命受影响，。 中地球轨道MEO：距地面5000-20000km，运行周期4-12h； 静止轨道GEO(Geostationary)，距地面为35786km，卫星运行周期为24h。也叫同步通信卫星。如图4-5所示 卫星轨道越低：传输损耗小、时延小，受大气阻力影响大，会消耗更多燃料，器件腐蚀也较严重，寿命越短。 卫星轨道越高，对地面覆盖区域则愈大，所需卫星数越少，但传输损耗亦大、时延大。 特点：传输距离远、覆盖地域广、信道特性稳定可靠、传输容量大。;恒参信道可用一个非时变的线性网络来等效。用幅度-频率特性及相位-频率特性来表征。于是网络的传递函数及H(ω)可表示为：;二、恒参信道(6)：畸变 ;非线性畸变：主要由信道中元器件的振幅特性非线性引起的，它造成谐波失真及若干寄生频率等； 频率偏移：通常是由于载波电话(单边带) 信道中接收端解调载频与发送端调制载频之间有偏差造成的； 相位抖动：也是由于调制和解调载频不稳定性造成的，这种抖动的结果相当于发送信号附加上一个小指数的调频。; 三、随(变)参信道（1） ;天波传播：由电离层反射传播。距离远（多次反射可传几千，乃至上万千米）。在天波和地波作用距离之间的(几十至一百多公里)区域内，短波信号很弱，称为寂静区。 电离层：离地面高60-600km的大气层。由分子、原于、离子及自由电子组成的。形成的主要原因是太阳辐射的紫外线和x射线。电离层可分为D、E、F1、F2等四层，电子密度依此增加。 1、D层：离地面高度60一90km，夜间消失。D层不足以反射短波，但都给穿透D层的电波以较大约吸收损耗。所以又称为吸收层。随着频率的降低，吸收损耗加大。工作频率低于某一“最低可用频率”时，过大的吸收损耗将使通信中断。 2、E层：高度l 00一120km。与D层一样，在太阳照射下形成，对短波起反射作用。但夜间E层近于消失，失去对短波的反射。 3、F层：对短波有良好的反射作用，也称反射层。分为F1和F2 F1层：高度为170一220km，电子密度较夜晚明显减弱； F2层：高度在225—450km左右，夜间虽不完全消失，但电子密度较白天降低一个量级，保持了反射作用。;1、临