通信原理第4章无线信道讲述.ppt

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。 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 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 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： 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 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 陆地移动信道 陆地移动通信工作频段主要在VHF和UHF频段，电波传播特点是以直射波为主。但是， 由于城市建筑群和其他地形地物的影响，电波在传播过程中会产生反射波、散射波以及它们的合成波，电波传输环境较为复杂，因此移动信道是典型的随参信道。 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 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 信道的数学模型 4.3.1 调制信道模型 调制信道可以用具有一定输入、输出关系的方框来表示。 通过对调制信道进行大量的分析研究，发现它具有如下共性：  （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， 即满足线性叠加原理； （3） 信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间；  （4） 信号通过信道会受到固定的或时变的损耗； （5） 即使没有信号输入， 在信道的输出端仍可能有一定的输出（噪声）。  第4章 信 道 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 第4章 信 道 因k(t)随t变，故信道称为时变信道。 因k(t)与e i (t)相乘，故称其为乘性干扰。 因k(t)作随机变化，故又称信道为随参信道。 若k(t)变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。 乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。 一般情况， 可以表示为信道单位冲激响应h(t)与si(t)的卷积：  so(t)=h(t)*si(t)+n(t)  或 S(ω)=H(ω)Si(ω)+N(ω) 对于信号来说，H(ω)可看成是乘性干扰。 如果我们了解h(t)与n(t)的特性，就能知道信道对信号的具体影响。  调制信道的等效h(t)  通常信道特性h(t)是一个复杂的函数，它可能包括各种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变化，故h(t)往往只能用随机过程来描述。 注意！ 4.3.2 编码信道模型  编码信道对信号的影响则是将输入数字序列变成另一种输出数字序列。 由于信道噪声或其他因素的影响，将导致输