通信原理第8章(免费阅读).ppt

通信原理课程建设教材系列 信道是通信系统的重要组成部分，其特性对于通信系统的性能有很大影响。 本章主要内容：（1）信道分类 （2）信道模型 （3）信道特性 （4）信道容量 从研究消息传输的观点来说，信道的范围还可以扩大，除 包括传输介质外，还可以包括有关的变换装置 ，所以又分为 狭义信道和广义信道。 狭义信道 狭义信道:指传输介质，不包括通信设备。 广义信道 除传输介质外，还包括必要的通信设备。按功能可以划分为: 随参信道1 短波电离层反射信道2 对流层散射信道 恒参信道 1 有线信道 2 光纤信道 3 无线电视距中继信道 4 卫星中继信道 明线 明线是平行而相互绝缘的架空线路，其传输损耗较小，通频带在0.3~27KHz之间，通常采用铜线、铝线或钢线（铁线），线径为3mm左右。 明线信道易受天气变化和外界电磁干扰，通信质量不够稳定，而且信道容量较小，不能传输视频信号和高速数字信号。 双绞线 两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法扭绞起来就构成了双绞线 。 为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一个用金属丝编织成的屏蔽层，也就是屏蔽双绞线，价格比无屏蔽双绞线要贵一些。 同频带在12~250KHz之间 同轴电缆 小同轴电缆的通频带在60~4100kHz之间，中同轴电缆的同频带在300~60000KHz之间 光纤信道 光纤信道以光导纤维为传输媒质，以光波为载波 的信道，具有极宽的通频带。 光纤的优缺点 优点：损耗低、通频带宽、重量轻、不怕腐蚀以及不受电磁干扰。 缺点：把两根光纤精确的连接起来比较困难 ，光缆接口比较昂贵。 由于光纤的物理性质非常稳定而且不受电磁干 扰，因此光纤信道的性质非常稳定，可以看作是典 型的恒参信道。 无线电视距中继信道 由于微波在空间是直线传播，而地球表面是个曲面，因此其传输距离受到限制，一般只有50公里左右。但若采用100米高的天线塔，则可增大到100公里。 卫星中继信道 随参信道 传输媒质性质的随机变化和电磁波信号的多径传输使得信道特性随机变化，因此这些信道的模型应该属于随参信道模型。 短波电离层反射信道 短波的定义：波长为10~100m的无线电波称为短波（其相应频率为30~3MHz）。 地波传播：短波沿地面传播 天波传播：短波由电离层反射传播 地波传播的特点：由于地面的吸收作用，地波传播的距离较短，约为几十千米。 天波传播的特点：天波传播由于经电离层一次反射或多次反射，传输距离可达几千千米甚至上万千米。 电离层 电离层为距离地面高60~600km的大气层。在太 阳辐射的紫外线和X射线的作用下大气分子产生电 离而形成电离层。电离层能够反射短波电磁波。 由发送天线发出的短波信号经由电离层一次或 多次反射传播到接收端，如同经过一次或多次无源 中继。 电离层特点： （1）由于电离层不是一个平面而是有一定厚度的， 并且有不同高度的两到四层（D、E、F1、F2）， 所以发送天线发出的信号经由不同高度的电离层反 射和从不同高度的电离层反射到达接收端的信号是 由许多来自不同方向、不同路径长度和损耗的信号 之和，这种信号称为多径信号，这种现象称为多传 播。 （2）电离层的性质（例如电离层的电子密度、 高度、厚度等）受太阳辐射和其他许多因素的影 响，不断的随机变化。例如，四层中的D层和F1 层白天存在，夜晚消失，电离层的电子密度随昼 夜、季节以至年份而变化等。 由此可见，短波反射信道是典型的随参信 道。 对流层散射信道 对流层是离地面10~12Km的大气层。在对流 层中由于大气湍流运动等因素将引起大气层不均 匀性。 当电磁波射入对流层时，这种不均匀性就会 引起电磁波的散射，也就是漫反射，部分电磁波 向接收方向散射，起到中继作用。另外，对流层不 是一个平面而是一个散体，电波信号经过对流层散 射也会产生多径传播，故对流层散射信道也是随参 信道。 其中，ft［si(t) ］为时变线性算子；n(t)为加性干扰 限带基带信号通过理想低通滤波器不失真，限带频带信号通过理想带通滤波器也不失真. 2 信道的时延特性及群时延特性 Cos（ωt） 通过信道后变为： 8.6.1随参信道的数学模型 观测表明，随参信道的传输媒质具有三个特点： 对信号的衰耗随时间变化。 对信号的时延随时间变化。 多径传播。 随参信道的数学模型  1 平坦性衰弱及频率选择性衰弱 （1）平坦性衰弱 多径传输和信道特性的变化，导致接收端信号幅度随机起伏变化，载波相位随机变化，而基带信号b(t)的波形变化不大，其畸变可以忽略。这种现象称作平坦性衰落或一般性衰落。 （2）频