3.3变参信道及其对信号传输的影响.ppt

第三章 信道与干扰 数字通信原理 主要内容 3.3 变参信道及其对信号传输的影响 变参信道 变参信道包含的传输媒质比较复杂，信道特性随时间变化很快，比恒参信道复杂得多，对信号传输过程的影响也要严重得多 典型的变参信道 对流层散射 流星余迹散射 电离层反射和散射 对流层散射 电磁波经过大气中的不均匀物质后，传输方向发生改变的现象称为散射 不均匀物质为散射体。 利用大气层中散射体对电磁波的散射和反射作用而进行的超视距无线电通信叫散射通信。 对流层散射通常是指无线电电磁波在大气对流层和平流层的散射传播。 对流层 从地面开始到10－16公里的高空（两极为10公里，赤道为16公里）叫对流层 对流层是大气的最低层，对流层中的湿度、压力、水气都是随温度变化的 由于地表情况不同（地理条件不同），经常会出现大气湍流——形成一个个大气旋涡，各涡流单元拥有不同的介电常数，对电磁波的折射率也不同。 当发射天线辐射的电波作用于这些不均匀气团时，由于介电常数的不同，必然产生折射和散射，这时，电磁波传播方向不再与以前一致，而是向四面八方发散。对流层散射的传播距离可达500－600公里远。 平流层 从对流层顶到离地面60公里左右的高空大气层叫平流层，它处于对流层与电离层之间 平流层散射距离可达600－1000公里。 变参信道 对流层散射 流星余迹散射 电离层反射和散射 流星余迹散射 流星经常出现在离地面70－130公里的高空，流星运动的速度和动能都比较大，在与大气的碰撞过程中，足以使部分流星发生物理电离，形成一个柱形的电离区——流星余迹，这个柱形电离区存在的时间大约在1秒以上，利用它可以进行散射通信。 流星的出现是离散的，流星余迹也是不连续的，但流星的出现非常频繁，统计表明，每昼夜进入地球大气层的流星在1010以上，尽管余迹时间短暂且不连续，但由于数量很多，仍可利用它进行通信。 变参信道 对流层散射 流星余迹散射 电离层反射和散射 电离层反射和散射 电离层是离地面60－2000公里的高空大气层，太阳光中的紫外线照射高空大气使之发生电离，形成电离层。 电离层一般分为四层，60－80公里为D层，160－120公里为E层，200公里左右为F1层，350－400公里为F2层。 D层只有在白天日照时才存在，主要对长波起反射作用，而对短波和中波则起吸收作用 E层主要由氧原子电离形成，可反射中波和短波，白天晚上都存在 利用F层的反射作用，可进行短波远距离通信，通信距离为1000－2000公里 散射通信 由于散射体既不受电离层变化的骚扰，又不怕雷电等恶劣天气的影响，即便在太阳黑子活动情况异常或是在磁爆、核爆炸等恶劣情况下，大气中的散射体也始终存在，因而散射通信具有抗破坏能力强、抗干扰性强、通信距离远、通信稳定可靠、必威体育官网网址性强等特点，尤其适合用在近海跨越海峡、海湾和岛屿及用于内陆跨越沙漠、高山、湖泊、沼泽和人烟稀少的边远地区的通信。 散射通信设备已广泛用于建立永久性固定通信干线。散射设备还被用于装车，使其成为能在现场迅速开通或转移的移动散射站，成为民用机动通信的重要手段。 散射通信适合在野战条件下使用，目前在军事领域内也被广泛采用。 信号在媒质中的传播 变参信道传输媒质的特点 对信号的衰耗随时间的变化而变 传输的时延随时间而变 多径传播 3.3 变参信道及其对信号传输的影响 变参信道对信号传输的影响 频率弥散与快衰落 频率选择性衰落和时间弥散 慢衰落 频率弥散与快衰落 可用变参信道传送单频信号来说明频率弥散快衰落现象 频率弥散与快衰落 频率弥散与快衰落 频率弥散与快衰落 频率弥散与快衰落 可见 从波形上看，多径传播的结果使确定的单一载频信号Vcosωct变成了包络和相位都随机变化的窄带信号，这种信号称为衰落信号；通常将由于电离层浓度变化等因素所引起的信号衰落称为慢衰落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落 频率弥散与快衰落 可见 从频谱上看，多径传播引起了频率弥散（色散），即由单个频率变成了一个窄带频谱。 分析说明 分析说明 信号的包络服从瑞利分布的衰落，通常称之为瑞利型衰落。 设瑞利型衰落信号的包络值记为V，则随机变量V的一维概率密度函数f(V)可表示成： 相位φ(t)的一维概率密度函数也可表示为： 分析说明 V=σ时，f(V)有极大值： 分析说明 V的数学期望： 分析说明 V的均方值（二阶原点矩）： 分析说明 V的方差（二阶中心矩）： 分析说明 当： 分析说明 信号低于σ的概率： 分析说明 信号包络V超过某一指定值Kσ的概率： 衰落特性的描述 衰落特性通常用“衰落深度”和“衰落速度”两个参量来衡量。 衰落深度：用来描述接收信号电平变化的范围大小的。它描述了接收信号电平变化的基本范围，对我国通信情况的大量统计平均表明，衰落深度约为10－