第3章 通信原理

第三章

信道與噪聲現(xiàn)代通信原理1一、信道2（一）定義及分類31.狹義信道---信號(hào)的物理傳輸媒質(zhì)。

分類：①有線信道(有形而看得見,摸得著!)②無線信道(無形而看不見,摸不著！)2．廣義信道---信號(hào)的傳輸通道（傳輸系統(tǒng)）

定義:傳輸媒介（狹義信道）

+有關(guān)轉(zhuǎn)換器

分類：調(diào)制信道；編碼信道定義及分類4（二）信道的數(shù)學(xué)模型5∵調(diào)制信道的共性(P33)：（1）有一對(或多對)輸入和輸出端（2）絕大部分信道是線性的，滿足疊加定理（3）具延遲作用和損耗（4）無輸入時(shí)（0輸入）也有輸出——噪聲∴模型——時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)1.調(diào)制信道模型時(shí)變

線性

網(wǎng)絡(luò)ei（t）eO（t）……時(shí)變

線性

網(wǎng)絡(luò)ei1（t）ei2（t）ei3（t）eim（t）eO1（t）eO2（t）eO3（t）eOn（t）6調(diào)制信道分類據(jù)k（t）分:

恒參信道

---k(t)

不隨時(shí)間變化(或變化緩慢)

隨參信道

---k(t)隨時(shí)間隨機(jī)變化72.編碼信道模型及分類(1)特點(diǎn):編碼信道編碼信號(hào)（數(shù)字序列）譯碼器輸出（另一種序列）無記憶編碼信道（模型見教材）有記憶編碼信道8(三)恒參信道及對被傳信號(hào)的影響91、常見恒參信道10（1）有線電信道①明線(即平行絕緣線)優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗低缺點(diǎn)：噪聲干擾敏感②對稱電纜

(擰成扭絞狀的電纜)優(yōu)點(diǎn)：較穩(wěn)定缺點(diǎn)：損耗較大③同軸電纜優(yōu)點(diǎn)：外導(dǎo)體接地、屏蔽干擾LAN用基帶：50Ω、93ΩCATV：75Ω11（2）光纖信道

組成：解調(diào)電信號(hào)基帶電信號(hào)

（原始電信號(hào)）基帶電信號(hào)

（原始電信號(hào)）基帶處理光源光調(diào)制器光纖線路光檢測器基帶處理產(chǎn)生載波光12（3）無線視距中繼信道——超短波、微波

例地面微波接力兩個(gè)地面站之間傳送距離：50-100km地球地面站之間的直視線路

微波傳送塔13使用微波頻段使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā)地面站地球地面站（4）衛(wèi)星中繼通信142.恒參信道對被傳信號(hào)的影響15（1）模型與特性模型---線性非時(shí)變網(wǎng)絡(luò)特性（從系統(tǒng)的觀點(diǎn)）---幅頻、相頻特性0f∣H（ω）∣φ（ω）f0無失真?zhèn)鬏敆l件無失真?zhèn)鬏斀茥l件ωcf∣H（ω）∣φ（ω）fωcB16（2）影響①幅-頻畸變

由來:幅頻特性不理想造成例:電話線傳輸特性：影響

模擬信號(hào)波形失真數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生ISI

解決方法

控制畸變、使用畸變較小區(qū)域

均衡（收端加線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)---特性補(bǔ)償）衰減特性17②相—頻畸變由來:相頻特性不理想造成影響？特性的衡量

用群遲延特性衡量

---τ(ω)=[φ（ω）]‘

遲延不一定引起ISI

減小相頻畸變（群延遲畸變）措施？

---時(shí)域均衡（數(shù)字通信時(shí)）實(shí)際τ(ω)f理想18

非線性畸變：信道部件非線性特性不理想造成不易消除

頻率偏移（指載頻（射頻）的隨機(jī)漂移）相位抖動(dòng)（隨機(jī)抖動(dòng)）

③其它畸變19(四)隨參信道及對被傳信號(hào)的影響201隨參信道舉例21

短波：波長:100-10m的無線電波

分類： 沿地表傳播的“地波”

由電離層反射傳播的“天波”

傳播路徑

電離層（Flayer)

離地60-600km的大氣層電離層分四層：D、E、F1、F2短波電離層反射信道22多徑傳播現(xiàn)象原因：（1）電波一次、多次反射（2）反射距離不同（3）漫射現(xiàn)象（4）地球磁場引起的電波分裂（尋常波和非尋常波）232隨參信道的特點(diǎn)(共性)

對信號(hào)的衰耗隨時(shí)間變傳輸時(shí)延隨時(shí)間變

多徑傳播243隨參信道對被傳信號(hào)的影響25（1）發(fā)射單頻信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生？設(shè)發(fā)送信號(hào)：S（t）=ACOSω0t則接收信號(hào)：其中：μi（t）為第i路徑收信號(hào)的振幅τi（t）為第i路徑收信號(hào)的傳輸時(shí)延φi（t）=－ω0τi（t）26(2）頻率選擇性衰落

(P50)

---以兩經(jīng)傳播為例分析

設(shè)信號(hào)經(jīng)兩路徑到收端,且兩路徑具相同傳輸損耗V0和一個(gè)相對時(shí)延差τ,可用下線性網(wǎng)絡(luò)表信道模型V0V0延遲t0延遲t0+τ+f(t)f0(t)V0f(t)V0f(t)V0f(t-t0)V0f(t-t0–τ)27則H(ω)的獲得設(shè)∴輸出信號(hào)為:∴28H(ω)的分析f(t)f0(t)V0延遲t0∵對被傳信號(hào)的影響?294.分集接收技術(shù)（簡介）

---改善隨參信道特性30

(1)原理∴若把各徑信號(hào)“適當(dāng)?shù)亍焙喜?，可減小衰落

分集的含義

---①使各路徑信號(hào)相互獨(dú)立②適當(dāng)合并→系統(tǒng)性能↑∵快衰落信道收到的是各徑信號(hào)的合成31空間分集：

使用多個(gè)天線頻率分集：

用多個(gè)頻率傳同一信息角度分集：

天線指向不同極化分集：

接收水平、垂直極化波(2)分集方式32最佳選擇式：

選擇信噪比最好的一個(gè)接收等增益相加式：

各支路等增益相加最大比值相加式：

使增益和本支路信噪比成正比后相加性能：3>2>1(3)信號(hào)合并方式33二信道的加性噪聲

341.來源、分類及統(tǒng)計(jì)特性35①外臺(tái)信號(hào)

②人為施放的干擾源

③工業(yè)點(diǎn)火輻射

④熒光燈干擾

⑤閃電

⑥大氣中的電暴

⑦銀河系噪聲

⑧其它宇宙噪聲

⑨熱噪聲

⑩霰彈噪聲

11電源哼聲

12接觸不良

13自激振蕩

14各種內(nèi)部諧波干擾

……Ⅰ.人為噪聲Ⅱ.自然噪聲Ⅲ.內(nèi)部噪聲噪聲來源及分類362.噪聲帶寬及信道容量37ω0∵

起伏噪聲共性

①可近似為G.W

②經(jīng)BPF后為窄帶G.RP

∴調(diào)制信道（經(jīng)濾波器后）的加性噪聲可近似為

——窄帶高斯噪聲

噪聲帶寬≌Bn

在分析中Bn下的功率譜可視作平坦的!

Bn噪聲帶寬（如何確定？）38信道容量概念含義:信道容量---G.W背景下,且信道帶寬與有用信號(hào)功率受限下,調(diào)制信道無差錯(cuò)地傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的極限速率稱~

定義:設(shè)①加性噪