通信原理第一章.ppt

图1-10多进制无记忆编码信道模型由于编码信道包含调制信道，且它的特性也紧密地依赖于调制信道，故下面我们主要讨论调制信道特性对信号传输的影响。1.6.3调制信道特性对信号传输的影响恒参信道对信号传输的影响由于恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以等效为一个线性时不变网络，该线性网络的传输特性可以用幅度—频率特性和相位—频率特性来表征。信号不失真传输的条件对于信号传输而言，通常追求的是信号通过信道时不产生失真或者失真小到不易察觉的程度。由《信号与系统》课程可知，线性网络传输特性H(ω)通常可用幅度－频率特性|H(ω)|和相位－频率特性来表征，即要使任意一个信号通过线性网络不产生波形失真，网络的传输特性H(ω)应该具备以下两个理想条件：网络的幅度－频率特性|H(ω)|是一个不随频率变化的常数，如图1-11（a）所示，其中为常数。（1.15）网络的相位－频率特性应与频率成直线关系，如图1-11（b）所示，其中K为常数。网络的相位－频率特性常用群时延－频率特性来表示。所谓群时延－频率特性是指相位－频率特性的导数，即（1.16）可见，对于理想的无失真信道，如果相频特性是线性的，则群时延－频率特性是－条水平直线，如图1-11（c）所示。图1-11理想的幅－频特性、相－频特性、群时延－频率特性信号两种主要失真及其影响信号经过恒参信道时，若信道的幅度特性在信号频带内不是常数，则信号的各频率分量通过信道后将产生不同的幅度衰减，从而引起信号波形的失真，我们称这种失真为幅－频失真；幅－频失真对模拟通信影响较大，导致信噪比下降。若信道的相频特性在信号频带内不是频率的线性函数，则信号的各频率分量通过信道后将产生不同的时延，从而引起波形的群时延失真，我们称这种失真为相－频失真。相－频失真对语音通信影响不大，但对数字通信影响较大，会引起严重的码间干扰，造成误码。信道的幅－频失真是一种线性失真，可以用一个线性网络进行补偿。若此线性网络的频率特性与信道的幅－频特性之和，在信号频谱占用的频带内，为一条水平直线，则此补偿网络就能够完全抵消信道产生的幅－频失真。信道的相－频失真也是一种线性失真，所以也可以用一个线性网络进行补偿。[例1.5]设某恒参信道的传输特性为其中，td为常数。试确定信号s(t)通过该信道后的输出信号表达式，并讨论该信道对信号传输的影响。壹贰解：该恒参信道的传输函数为冲激响应为21输出信号为讨论：因为该信道的幅频特性不为常数，所以输出信号存在幅频失真，而相频特性是频率的线性函数，所以输出信号不存在相频失真。随参信道对信号传输的影响随参信道的参数随时间随机快变化，所以它的特性比恒参信道要复杂，对传输信号的影响也较为严重。影响信道特性的主要因素是传输媒介，如电离层的反射和散射，对流层的散射等。随参信道的传输媒质有以下三个特点：（1）对信号的衰耗随时间而变化。在随参信道中，传输媒介参数随气象条件和时间的变化而随机变化。如电离层对电波的吸收特性随年份、季节、白天和黑夜在不断地变化，因而对传输信号的衰减也在不断地发生变化，这种变化通常称为衰落。但是，由于这种信道参数的变化相对而言是十分缓慢的，所以称这种衰落为“慢衰落”。慢衰落对传输信号的影响可以通过调节设备的增益来补偿。实际中，还存在一种“快衰落”，后面将介绍的由多径传播所引起的衰落就属于“快衰落”。传输的时延随时间而变。多径传播。由于多径传播对信号传输质量的影响最大，下面对其进行专门讨论。01由发射点出发的电波可能经多条路径到达接收点，这种现象称为多径传播，如图1-12所示。02图1-12多径传播示意图在存在多径传播的随参信道中，接收信号将是衰减和时延都随时间变化的各路径信号的合成。设发射波为,它经过n条路径传播到接收端，则接收信号R(t)可用下式表示01（1.17）02式中，为由第i条路径到达的接收信号幅度；为第i条路径到达的接收信号的时延；和都是随机变化的。应用三角公式，式（1.17）可以改写为其中，设（1.18）正交分量（1.19）（1.20）将式（1.19）和式（1.20）代入（1.18），得出（1.21）上式中，V(t)为接收信号R(t)的包络同相分量（1.22）为接收信号的相位（1.23）根据大量的实验观察表明，当传播路径充分大时，R(t)可视为一个包络和相位均随机缓慢变化的窄带信号。02010304由式（1.21）可以看出，从波形上看，多径传播的结果使发射信号变成了包络和相位随机缓慢变化的窄带信号，这样的信号