樊昌信第六版通信原理第3章课件.ppt

* 通信原理 第3章 信 道 * 第3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： 信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响，信道容量。 * 第3章 信 道 3.1 信道的分类 狭义信道 广义信道 * 第4章 信 道 3.2 信道的数学模型 信道模型的分类： 调制信道 编码信道 编码信道 调制信道 * 第4章 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 f [ei(t)] e0(t) ei(t) n(t) 图4-13 调制信道数学模型 * 第3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。 * 第3章 信 道 3.2.2 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) P(1 / 0) P(0 / 1) 0 0 1 1 P(0 / 0) P(1 / 1) 图4-13 二进制编码信道模型 发送端 接收端 * 第3章 信 道 四进制编码信道模型 0 1 2 3 3 2 1 0 接收端 发送端 * 第4章 信 道 3.3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 左图为典型电话信道特性 用插入损耗便于测量 (a) 插入损耗～频率特性 * 第3章 信 道 相位～频率特性：要求其为通过原点的直线， 即群时延为常数时无失真 群时延定义： 频率(kHz) （ms） 群延迟 (b) 群延迟～频率特性 ? ? 0 相位～频率特性 * 第3章 信 道 频率失真：振幅～频率特性不良引起的 频率失真 ? 波形畸变 ? 码间串扰 解决办法：线性网络补偿 相位失真：相位～频率特性不良引起的 对语音影响不大，对数字信号影响大 解决办法：同上 非线性失真： 可能存在于恒参信道中 定义： 输入电压～输出电压关系 是非线性的。 其他失真： 频率偏移、相位抖动… 非线性关系 直线关系 图4-16 非线性特性 输入电压 输出电压 * 第3章 信 道 变参信道的影响 变参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。 变参信道举例：天波、地波、视距传播、散射传播… 变参信道的特性： 衰减随时间变化 时延随时间变化 多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。 下面重点分析多径效应 * 第3章 信 道 接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号： 结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号。 这种包络起伏称为快衰落 － 衰落周期和码元周期可以相比。 另外一种衰落：慢衰落 － 由传播条件引起的。 * 第3章 信 道 接收信号的分类 确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信号 随相信号：接收码元的相位随机变化 起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变化。 通过多径信道传输的信号都具有这种特性 * 第3章 信 道 3.4信道中的噪声 噪声 信道中存在的不需要的电信号。 又称加性干扰。 按噪声来源分类 人为噪声 － 例：开关火花、电台辐射 自然噪声 － 例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声 * 第3章 信 道 热噪声 来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。 频率范围：均匀分布在大约 0 ～ 1012 Hz。 热噪声电压有效值： 式中 k = 1.38 ? 10-23（J/K） － 波兹曼常数； T － 热力学温度（oK）； R － 阻值（?）； B － 带宽（Hz）。 性质：高斯白噪声 * 第3章 信