第4章信道.ppt

通信原理 通信原理 第4章 信 道 第4章 信 道 信道分类： 无线信道 － 电磁波（含光波） 有线信道 － 电线、光纤 信道中的干扰： 有源干扰 － 噪声 无源干扰 － 传输特性不良 本章重点： 介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响。 第4章 信 道 4.1 无线信道 无线信道电磁波的频率 － 受天线尺寸限制 地球大气层的结构 对流层：地面上 0 ~ 10 km 平流层：约10 ～ 60 km 电离层：约60 ～ 400 km 第4章 信 道 电离层对于传播的影响 反射 散射 大气层对于传播的影响 散射 吸收 第4章 信 道 电磁波的分类： 地波 频率 2 MHz 有绕射能力 距离：数百或数千千米 天波 频率：2 ~ 30 MHz 特点：被电离层反射 一次反射距离： 4000 km 寂静区： 第4章 信 道 视线传播： 频率 30 MHz 距离: 和天线高度有关 (4.1-3) 式中，D – 收发天线间距离(km)。 [例] 若要求D = 50 km，则由式(4.1-3) 增大视线传播距离的其他途径 中继通信： 卫星通信：静止卫星、移动卫星 平流层通信： 第4章 信 道 散射传播 电离层散射 机理 － 由电离层不均匀性引起 频率 － 30 ~ 60 MHz 距离 － 1000 km以上 对流层散射 机理 － 由对流层不均匀性（湍流）引起 频率 － 100 ~ 4000 MHz 最大距离 600 km 第4章 信 道 流星流星余迹散射 流星余迹特点 － 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟 频率 － 30 ~ 100 MHz 距离 － 1000 km以上 特点 － 低速存储、高速突发、断续传输 第4章 信 道 4.2 有线信道 明线 第4章 信 道 对称电缆：由许多对双绞线组成 同轴电缆 第4章 信 道 光纤 结构 纤芯 包层 按折射率分类 阶跃型 梯度型 按模式分类 多模光纤 单模光纤 第4章 信 道 损耗与波长关系 损耗最小点：1.31与1.55 ?m 第4章 信 道 4.3 信道的数学模型 信道模型的分类： 调制信道 编码信道 4.3.1 调制信道模型 式中 － 信道输入端信号电压； － 信道输出端的信号电压； － 噪声电压。 通常假设： 这时上式变为： － 信道数学模型 一、调制信道 1、 调制信道的共性 1）有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端； 2）绝大多数的信道都是线性的，即满足叠加原理； 3）信号通过信道具有一定的迟延时间， 而且它还会受到(固定的或时变的)损耗； 4）即使没有信号输入，在信道的输出端仍有一定的功率输出(噪声)。 2 调制信道的模型 对于二对端的信道模型，其输出与输入的关系应该有 eo(t)= f[ei(t)]+ n(t)其中， ei(t)为输入的已调信号；eo(t)为信道总输出波形； n(t)为加性噪声/干扰，且与 ei(t)相互独立。 f[ei(t)]表示已调信号通过网络所发生的(时变)线性变换,反映了物理信道的特性,当然不同物理信道有不同的特性. 若设f[ei(t)]=k(t)*ei(t)=Eo(ω)= K(ω)Ei(ω) 则有eo(t)= k(t)*ei(t)+ n(t) K(ω)依赖于信道特性,可以看成是乘性噪声 3 讨论 1) 乘性干扰k(t)和加性干扰n(t)是调制信道的两种干扰，如果我们了解k(t)与n(t)的特性，就能知道信道对信号的具体影响 2) 分析k(t)乘性干扰时，可将信道分为： 恒参信道：即k(t)随时间缓慢变化或不变 例：架空明线、电缆、光导纤维、超短波及微波视跨传播、卫星中继等视为恒参信道 随参信道：即k(t)随机快变化 例:短波电离层反射信道、各种散射、超短波移动通信信道等视为随参信道。 4、物理信道中的K(ω)的三种典型形式 1）加性噪声信道 eo(t)=kei(t)+n(t) 2）带有加性噪声的线性滤波器信道 K(ω)在信号频带范围之内不是常数，但不随时间变化，数学上表示为线性滤波器 eo(t) =k(t)*ei(t)+ n(t) 3)带有加性噪声的线性时变滤波器 K(ω)在信号频带范围之内不是常数，且随时间变化，这种信道在数学上可表示为带有加性噪声的线性时变滤波器。 如电离层反射信道、移动通信信道都具有这种特性