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通信原理 通信原理 第4章 信 道 第4章 信 道 信道分类： 有线信道 － 电线、光纤 无线信道 － 空间 信号载体－电磁波（含光波） 信道中的干扰： 有源干扰 － 噪声 无源干扰 － 失真（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。 4.2 有线信道 4.2 有线信道 明线 4.2 有线信道 对称电缆：由许多对双绞线组成 同轴电缆 4.2 有线信道 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 光源 发光二极管 (LED) 激光器 4.2 有线信道 损耗与波长关系 损耗最小点：1.31与1.55 ?m 典型的有线通信 长途通信 市话局间通信 用户线通信 4.1 无线信道 4.1 无线信道 无线信道电磁波的频率 － 受天线尺寸限制 频率越低，天线尺寸越大。(例：f=3000Hz,λ=100km, D=10km)。所以用于无线通信的电磁波频率都比较高。 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 4.1 无线信道 电离层对于传播的影响 有利：反射 不利：散射 大气层对于传播的影响 有利：直射，折(绕)射 不利：散射，吸收 4.1 无线信道 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 静默区：两反射区间空白 4.1 无线信道 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)。 r－地球等效半径(约6370km) [例] 若要求D = 50 km，则由式(4.1-3) 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 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 典型的无线通信 移动通信 卫星通信：静止、移动卫星 固定无线接入数据 (数字)微波中继 海上、空中通信 山区固定电话 4.3 信道的数学模型 4.3 信道的数学模型 信道模型的分类： 狭义信道(传输媒介)、广义信道(如下：) 调制信道(又称模拟信道)、编码信道(又称数字信道) 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。 是泛函数。通常假设： 这时上式变为： － 信道数学模型 满足以上关系的是线性系统 从频域看： 因K(?, t)随t变化，故信道称为时变系统。 因K(?, t)与E i (?)相乘，故称其为乘性干扰。 N(?)与E i (?)相加，称为加性干扰 因K(?, t)作随机变化，故又称信道为随参信道。 若K(?, t)不随t变化或变化很小，近似为K(?)，等价于时不变系统，称信道为恒参信道，。 干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。加性干扰正相反。 4.3.2 编码信道模型 二进制编码信道简单模型 － 无记忆信道模型 P(0 / 0)和P(1 / 1) － 正确转移概率 P(1/ 0)和P(0 / 1) － 错误转移概率 P(0 / 0) = 1 – P(1 / 0) P(1 / 1) = 1 – P(0 / 1) 若发0的概率为P(0)，发1的概率为P(1)，则误码率 Pe= P(0) P(1 / 0)+ P(1) P(0 / 1) 四进制编码信道模型 4.4 信道特性对信号传输的影响 4.4 信道特性对信号传输的影响 恒参信道的影响 恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道… 恒参信道 ? 非时变线性网络 ? 信号通过线性系统的分析方法。线性系统中无失真条件： 振幅～频率特性： ，为水平直线时无失真 下图为典型电话信道特性，用衰耗频率特性便于表达， 因为对无源信道，放大系数 总是小于1。衰耗为 相位～频率特性： ，要求其为通