現(xiàn)代通信原理第1章 概論

通信原理第1章概論1.1通信的根本概念1.2通信系統(tǒng)的組成1.3通信系統(tǒng)的分類與通信方式1.4信息及其度量1.5通信系統(tǒng)主要性能指標1.6小結通信的開展簡史1753年2月17日，?蘇格蘭人?雜志上發(fā)表了一封署名C.M的書信。在這封信中，作者提出了用電流進行通信的大膽設想。他建議：把一組金屬線從一個地點延伸到另一個地點，每根金屬線與一個字母相對應。在一端發(fā)報時，便根據(jù)報文內容將一條條金屬線與靜電機相連接，使它們依次通過電流。電流通過金屬線上的小球便將掛在它下面的寫有不同字母或數(shù)字的小紙片吸了起來，從而起到遠距離傳遞信息的作用。最早的電通信設想通信的開展簡史1844年5月24日，莫爾斯從華盛頓到巴爾的摩拍發(fā)人類歷史上的第一份電報。在座無虛席的國會大廈里,莫爾斯用沖動得有些顫抖的雙手,操縱著他傾十余年心血研制成功的電報機,發(fā)出了:“上帝創(chuàng)造了何等奇跡!〞一語。莫爾斯發(fā)出第一封電報設備的復制品

最早的有線電報通信的開展簡史1875年6月2日，美國人亞力山大.格雷厄姆.貝爾(Bell,AlekanderGraham)創(chuàng)造了。至今美國波士頓法院路109號的門口，仍釘著塊鐫有：1875年6月2日誕生在這里的銅牌。1876年2月14日，貝爾申請了那個著名的他和沃森一直研究著的裝置——的專利。同一天另一個創(chuàng)造家格雷〔1835-1901〕也向美國專利局遞交了相似設備的專利申請書，只因比貝爾晚了幾個小時而痛失創(chuàng)造權。最早的有線貝爾獲得的專利證書通信的開展簡史電磁波的發(fā)現(xiàn)通信的開展簡史最早的無線通信波波夫實驗用的無線電接收機

通信的開展簡史1897年5月18日,馬可尼進行橫跨布里斯托爾〔Bristol〕海峽的無線電通信取得成功，通信距離為14公里。人類首次遠距離無線電通信影響通信開展的重要創(chuàng)造或理論1906年,LeeDeforest創(chuàng)造了真空三極管放大器。1925年，英國創(chuàng)造家貝爾德在前人研究的根底上終于制成了世界上第一臺有實用價值的電視機。1941年，JohnV.Atanasoff在衣阿華州立大學創(chuàng)造數(shù)字計算機。

1947年，貝爾實驗室的SteveO.Rice給出了噪聲的統(tǒng)計1948年，貝爾實驗室向公眾展示了用以取代真空管的晶體管。1948年，ClaudeE.Shannon發(fā)表了信息論。1957年10月4日，原蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，地球上第一次收到了來自人造衛(wèi)星的電波。它不僅標志著航天時代的開始，也意味著一個利用衛(wèi)星進行通信的時代即將到來。影響通信開展的重要創(chuàng)造或理論1958年，創(chuàng)造了集成電路。1964年，電子交換機投入使用。1972年，摩托羅拉公司為FCC演示蜂窩系統(tǒng)。1976年，出現(xiàn)個人計算機。1979年，64KB隨機存儲器的出現(xiàn)宣告超大規(guī)模集成〔VLSI〕電路時代的到來。1980年，貝爾公司推出FT3光纖通信系統(tǒng)。1985年，機〔FAX〕廣泛使用。1989年，衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)〔GPS〕完成部署。1995年，互聯(lián)網(wǎng)〔Internet〕及WWW瀏覽廣泛流行。2000年至今，進入基于微處理器的數(shù)字信號處理、高速個人計算機、擴頻通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視、數(shù)字播送以及個人通信系統(tǒng)時代。1.2通信系統(tǒng)一般模型信源發(fā)送設備信道信宿接收設備發(fā)送端接收端噪聲源信源是消息的產(chǎn)生地，其作用是把各種消息轉換成原始電信號，稱之為消息信號或基帶信號。機、電視攝像機和電傳機、計算機等各種數(shù)字終端設備就是信源。發(fā)送設備將信源和信道匹配起來，即將信源產(chǎn)生的消息信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調制是最常見的變換方式。1.2通信系統(tǒng)一般模型信道是指傳輸信號的物理媒質。在無線信道中，信道可以是大氣〔自由空間〕在有線信道中，信道可以是明線、電纜或光纖。有線和無線信道均有多種物理媒質。媒質的固有特性及引入的干擾與噪聲直接關系到通信的質量。根據(jù)研究對象的不同，需要對實際的物理媒質建立不同的數(shù)學模型，以反映傳輸媒質對信號的影響。1.2通信系統(tǒng)一般模型噪聲源是通信系統(tǒng)中各種設備以及信道中所固有的不是人為參加的設備，并且是人們所不希望的。噪聲的來源是多樣的，它可分為內部噪聲和外部噪聲，而且外部噪聲往往是從信道引入的，為了分析方便，把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象參加到信道。接收設備完成發(fā)送設備的反變換，即進行解調、譯碼、解碼等。它的任務是從帶有干擾的接收信號中正確恢復出相應的原始基帶信號來，對于多路復用信號，還包括解除多路復用，實現(xiàn)正確分路。1.2通信系統(tǒng)一般模型信宿是傳輸信息的歸宿點，其作用是將復原的原始信號轉換成相應的消息。1.2通信系統(tǒng)一般模型通信系統(tǒng)一般模型消息消息的狀態(tài)連續(xù)消息是指消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是不可數(shù)的，如語音、活動圖片等離散消息指消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散的，如符號、數(shù)據(jù)等。

消息的傳遞是通過它的物質載體——電信號來實現(xiàn)的，即把消息寄托在電信號的某一參量上（如連續(xù)波的幅度、頻率或相位；脈沖波的幅度、寬度或位置）。hello信號信號參量的取值方式模擬信號：信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值，且直接與消息相對應的信號。如機送出的語音信號、電視攝像機輸出的圖像信號等。時域離散信號：信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值，但時間上是離散的。數(shù)字信號：凡信號參量只能取有限個值，并且常常不直接與消息相對應的信號。如電報信號、計算機輸入/輸出信號等。1.2.1通信系統(tǒng)一般模型1.2.1通信系統(tǒng)一般模型tf(t)0tf(t)0tf(t)0時間離散、參量連續(xù)時間連續(xù)、參量連續(xù)時間離散、參量離散抽樣量化1.2.1通信系統(tǒng)一般模型信號信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號模擬通信系統(tǒng)：利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)：利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。信源調制信道信宿解調發(fā)送端接收端噪聲源模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)模型在模擬通信系統(tǒng)中，需要兩種變換:

第一種變換：發(fā)送端的連續(xù)消息要變換成原始電信號，接收端收到的信號要反變換成原連續(xù)消息。第二種變換：調制和解調調制:將原始電信號變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?，解調:在接收端將信道中傳輸?shù)男盘枏驮稍嫉碾娦盘?。送端調制前和接收端解調后的信號成為基帶信號。已調信號又稱為頻帶信號。模擬信息源調制器解調器受信者信道噪聲源圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型基帶信號基帶信號頻帶信號數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調制/解調、以及加/解密等信源信源編碼信道編碼加密調制信宿信源譯碼信道譯碼解密解調信道噪聲數(shù)字通信系統(tǒng)信源編碼與譯碼

信源編碼的作用有兩個

1將模擬信號轉換成數(shù)字信號，即通常所說的模/數(shù)轉換;

2設法降低數(shù)字信號的數(shù)碼率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。

碼元速率直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸所占的帶寬直接反響了通信的有效性。信源譯碼是信源編碼的逆過程。

信道編碼與譯碼數(shù)字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰落以及干擾等因素，將會引起過失。信道編碼的目的就是提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力，盡可能地控制過失，實現(xiàn)可靠通信。

調制與解調調制:將各種數(shù)字基帶信號轉換成適于信道傳輸?shù)臄?shù)字調制信號(已調信號或頻帶信號)；

解調:在接收端將收到的數(shù)字頻帶信號復原成數(shù)字基帶信號。

在某些有線信道中，假設傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，數(shù)字基帶信號可以直接傳送，我們稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號那么必須經(jīng)過調制將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，我們把這種傳輸稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸。

5〕同步與數(shù)字復接同步是使收、發(fā)兩端的信號在時間上保持步調一致。按功能可分為：載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。數(shù)字復接是依據(jù)時分復用把假設干個低速數(shù)字信號合并成一個高速的數(shù)字信號，以擴大傳輸容量和提高傳輸效率。模擬&數(shù)字通信系統(tǒng)模擬信號經(jīng)過數(shù)字編碼后可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模擬語音信號的例子。數(shù)字信號也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計算機數(shù)據(jù)可以通過模擬線路傳輸，但這時必須使用調制解調器〔Modem〕將數(shù)字基帶信號進行正弦調制，以適應模擬信道的傳輸特性。可見，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘柗N類。模擬&數(shù)字通信系統(tǒng)1.3通信系統(tǒng)分類調制方式用途連續(xù)波調制線性調制常規(guī)雙邊帶調制廣播抑制載波雙邊帶調幅立體聲廣播單邊帶調幅SSB載波通信、無線電臺、數(shù)傳殘留邊帶調幅VSB電視廣播、數(shù)傳、傳真非線性調制頻率調制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調制PM中間調制方式數(shù)字調制幅度鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸相位鍵控數(shù)據(jù)傳輸1.3通信系統(tǒng)分類調制方式用途脈沖數(shù)字調制數(shù)字調制相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信其他高效數(shù)字調制QAM、MSK等數(shù)字微波、空間通信脈沖模擬調制脈幅調制PAM中間調制方式、遙測脈寬調制PDM(PWM)中間調制方式脈位調制PPM遙測、光纖傳輸脈沖數(shù)字調制脈碼調制PCM市話、衛(wèi)星、空間通信增量調制DM軍用、民用電話差分脈碼調制DPCM電視電話、圖像編碼其他語言編碼方式ADPCM、APC、LPC中低速數(shù)字電話1.3通信系統(tǒng)分類頻率范圍波長符號傳輸媒質用途3Hz~30kHz104~108m甚低頻VLF有線線對長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長距離導航、時標30~300kHz103~104m低頻LF有線線對長波無線電導航、信標、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無線電調幅廣播、移動陸地通信、業(yè)余無線電3~30MHz10~102m高頻HF同軸電纜短波無線電移動無線電話、短波廣播定點軍用通信、業(yè)余無線電30~300MHz1~10m甚高頻VHF同軸電纜米波無線電電視、調頻廣播、空中管制、車輛、通信、導航1.3通信系統(tǒng)分類頻率范圍波長符號傳輸媒質用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF波導分米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達3~30GHz1~10cm超高頻SHF波導厘米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達30~300GHz1~10mm極高頻EHF波導毫米波無線電雷達、微波接力、射電天文學107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可見光紅外光纖激光空間傳播光通信通信方式按消息傳遞的方向與時間關系分：對于點與點之間的通信，按消息傳遞的方向與時間關系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信三種。

單工通信，是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞剑虼酥徽加靡粋€信道。半雙工通信，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式。全雙工通信，是指通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式。一般情況全雙工通信的信道必須是雙向信道。1.3.5按通信方式分類

對于點到點之間的通信，按消息傳送的方向與時間的關系，通信方式可分為:單工通信:指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?。例如遙控、遙測、播送、電視等。

半雙工通信:指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收發(fā)的工作方式。例如使用同一載頻工作的無線電對講機。全雙工通信:全雙工通信是指通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式。例如。通信方式是指通信雙方之間的工作方式或信號傳輸方式。單工：播送半雙工：對講機雙工：信道收端發(fā)端a單工通信信道發(fā)端發(fā)端收端收端b半雙工通信信道收端信道發(fā)端發(fā)端發(fā)端c全雙工通信雙工：半雙工：對講機數(shù)字通信中，按照數(shù)字信號碼元排列方法不同，通信方式可分為:

串行傳輸:是指數(shù)字信號碼元序列按時間順序一個接一個地在信道中傳輸。遠距離數(shù)字通信大多采用串行傳輸方式。并行傳輸:是指將數(shù)字信號碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號碼元序列同時在信道中傳輸。近距離數(shù)字通信可采用并行傳輸方式。

FLASH演示01101100發(fā)送方接收方8比特同時發(fā)送a并行傳輸01101100發(fā)送方接收方并/串轉換器01101100并/串轉換器8比特依次發(fā)送b串行傳輸1.4信息及其度量〔重點〕

信號是消息的載體，而信息是其內涵。 任何信源產(chǎn)生的輸出都是隨機的，也就是說，信源輸出是用統(tǒng)計方法來定性的。對接收者來說，只有消息中不確定的內容才構成信息；否那么，信源輸出已確切知曉，就沒有必要再傳輸它了。因此，信息含量就是對消息中這種不確定性的度量。信息及其度量從常識的角度來感覺三條消息：①太陽從東方升起；②太陽比往日大兩倍；③太陽將從西方升起。第一條幾乎沒有帶來任何信息第二條帶來了大量信息第三條帶來的信息多于第二條第一事件是一個必然事件，人們缺乏為奇；第三事件幾乎不可能發(fā)生，它使人感到驚奇和意外，也就是說，它帶來更多的信息信息含量是與驚奇這一因素相關聯(lián)的，這是不確定性或不可預測性的結果。越是不可預測的事件，越會使人感到驚奇，帶來的信息越多。信息及其度量

根據(jù)概率論知識，事件的不確定性可用事件出現(xiàn)的概率來描述。

可能性越小，概率越??；反之，概率越大。

因此，消息中包含的信息量與消息發(fā)生的概率密切相關。消息出現(xiàn)的概率越小，消息中包含的信息量就越大。信息及其度量信息量I與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關系應為

信息量的單位與對數(shù)底數(shù)a有關。a=2時，信息量的單位為比特(bit)；a=e時，信息量的單位為奈特(nit)；a=10時，信息量的單位為十進制單位，叫哈特萊。目前廣泛使用的單位為比特。【例】設二進制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或1，那么信源每個輸出的信息含量為I(0)=I(1)=log22=1(bit)傳送等概率的二進制波形之一(P=1/2〕的信息量為1比特。傳送等概率的四進制波形之一〔P=1/4〕的信息量為2比特，這時每一個四進制波形需要用2個二進制脈沖表示；傳送等概率的八進制波形之一〔P=1/8〕的信息量為3比特，這時至少需要3個二進制脈沖。對于離散信源，M個波形等概率〔P=1/M〕發(fā)送，且每一個波形的出現(xiàn)是獨立的，即信源是無記憶的，那么傳送M進制波形之一的信息量為信息及其度量信息及其度量如果是非等概情況，設離散信源是一個由n個符號組成的符號集，其中每個符號xi(i=1,2,3,…,n)出現(xiàn)的概率為P(xi)，且有P(xi)=1,那么x1,x2,…,xn所包含的信息量分別為-log2P(x1),-log2P(x2)，…，-log2P(xn)。于是，每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值，即平均信息量為

通常又稱它為信息源的熵，其單位為bit/符號。顯然，當信源中每個符號等概獨立出現(xiàn)時，此時信源的熵有最大值。信息及其度量信息及其度量假設用熵的概念來計算

可見，兩種算法的結果有一定誤差，但當消息很長時，用熵的概念來計算比較方便。而且隨著消息序列長度的增加，兩種計算誤差將趨于零。1.5通信系統(tǒng)主要性能指標〔重點〕通信的任務是快速、準確地傳遞信息。評價一個通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標是系統(tǒng)的有效性和可靠性。有效性是指在給定信道內所傳輸?shù)男畔热莸亩嗌?，或者說是傳輸?shù)摹八俣权晢栴}；可靠性是指接收信息的準確程度，也就是傳輸?shù)摹百|量〞問題。這兩個問題相互矛盾而又相對統(tǒng)一，通常還可以進行互換。

主要性能指標模擬通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調制方式，那么需要不同的頻帶寬度?？煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來衡量?？煽啃钥捎眠^失率來衡量。主要性能指標TTTA二進制0TT/2T/3符號比特碼元寬度碼元寬度碼元寬度比特寬度比特寬度比特寬度碼元碼元四進制01八進制010主要性能指標傳輸速率：碼元傳輸速率和信息傳輸速率碼元傳輸速率RB簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特〔Baud〕，記為B。例如，假設1秒內傳2400個碼元，那么傳碼率為2400B。數(shù)字信號有多進制和二進制之分，但碼元速率與進制數(shù)無關，只與傳輸?shù)拇a元長度T有關:主要性能指標信息傳輸速率Rb簡稱傳信率，又稱比特率等。它表示單位時間內傳遞的平均信息量或比特數(shù)，單位是比特/秒，可記為bit/s，或b/s，或bps。每個碼元或符號通常都含有一定bit數(shù)的信息量，因此碼元速率和信息速率有確定的關系，即Rb=RB·H(b/s)式中，H為信源中每個符號所含的平均信息量〔熵〕。等概傳輸時，熵有最大值log2M，信息速率也到達最大，即Rb=RBlog2M(b/s)主要性能指標【例】碼元速率為1200B，采用十六進制〔M=16〕時，信息速率為b/s；采用二進制〔M=2〕時，信息速率為1200b/s，可見，二進制的碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等，有時簡稱它們?yōu)閿?shù)碼率4800主要性能指標頻帶利用率η比較不同通信系統(tǒng)的有效性時，單看它們的傳輸速率是不夠的，還應看在這樣的傳輸速率下所占的信道的頻帶寬度。所以，真正衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的應當是單位頻帶內的碼元傳輸速率，即數(shù)字信號的傳輸帶寬B取決于碼元速率，而碼元速率RB和信息速率Rb有著確定的關系。為了比較不同系統(tǒng)的傳輸效率，又可定義頻帶利用率為過失率衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標是過失率，常用誤碼率和誤信率表示。誤碼率〔碼元過失率〕Pe是指發(fā)生過失的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，更確切地說，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，即誤信率〔信息過失率〕Pb是指發(fā)生過失的比特數(shù)在傳輸總比特數(shù)中所占的比例，即主要性能指標信道與噪聲信道定義與數(shù)學模型恒參信道及其傳輸特性隨參信道及其傳輸特性加性噪聲信道容量的概念信道定義信道〔channel〕：以傳輸媒質為根底的信號通道。狹義信道：信號的傳輸媒質。廣義信道：不僅是傳輸媒質，而且包括通信系統(tǒng)中的一些轉換裝置。信道定義狹義信道按照傳輸媒質的特性可分為有線信道明線、雙絞線、同軸電纜及光纖等無線信道地波傳播、短波電離層反射、超短波或微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼、散射及移動無線電信道等。廣義信道與通信系統(tǒng)有關的變換裝置可以是發(fā)送設備、接收設備、饋線與天線、調制器、解調器等等。廣義信道按照它包括的功能，調制信道編碼信道信道定義明線(即平行絕緣線)優(yōu)點：傳輸損耗低缺點：噪聲干擾敏感銅芯絕緣層外導體屏蔽層保護套同軸電纜優(yōu)點：外導體接地、屏蔽干擾LAN用基帶電纜：50Ω、93Ω〔1~20MHz〕CATV用寬帶電纜：75Ω〔750MHz〕信道定義內導體芯線絕緣內屏蔽外屏蔽外套雙絞線(擰成扭絞狀的電纜)優(yōu)點：較穩(wěn)定缺點：損耗較大屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)常用的雙絞線為3類(16Mbit/s)和5類(155Mbit/s)兩種以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音雙絞線外無任何屏蔽層信道定義入射角折射角包層纖芯涂覆層涂覆層包層纖芯62.5μm0.0063cm125μm0.0124cm250μm0.025cm只要射到光纖外表的光線的入射角大于某一臨界角度，就可以產(chǎn)生全反射，并且可以存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸，這種光纖就稱為多模光纖〔MultimodeFiber〕無線視距中繼信道——超短波、微波兩個地面站之間傳送距離：50-100km地球地面站之間的直視線路

微波傳送塔地面微波接力衛(wèi)星中繼通信地面站地球地面站使用微波頻段使用轉發(fā)器接收和轉發(fā)信道定義編碼信道調制信道編碼器調制器發(fā)轉換器媒質譯碼器解調器收轉換器輸入輸出調制信道和編碼信道調制信道數(shù)學模型調制信道模型調制信道是為研究調制與解調問題所建立的一種廣義信道，是模擬信道，它具有如下共性：〔1〕有一對〔或多對〕輸入端和一對〔或多對〕輸出端〔2〕絕大多數(shù)的信道都是線性的，即滿足線性疊加原理；〔3〕信號通過信道具有固定的或時變的延遲時間；〔4〕信號通過信道會受到固定的或時變的損耗；〔5〕即使沒有信號輸入，在信道的輸出端仍可能有一定的輸出〔噪聲〕調制信道數(shù)學模型可用一個二端對〔或多端對〕的時變線性網(wǎng)絡去代替調制信道，這個網(wǎng)絡稱作調制信道模型二端對網(wǎng)絡多端對網(wǎng)絡調制信道數(shù)學模型

尋找到這種函數(shù)關系是表示信道對信號的影響〔變換〕的某種函數(shù)關系信道對信號影響有兩點加性干擾乘性干擾調制信道數(shù)學模型隨編碼信道數(shù)學模型編碼信道包括調制信道、調制器和解調器，是一種數(shù)字信道或離散信道。由于信道噪聲或其他因素的影響，將導致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤，因此輸入、輸出數(shù)字序列之間的關系可以用一組轉移概率來表征。二進制編碼信道模型發(fā)送端接收端對于多進制無記憶編碼信道：對于二進制無記憶編碼信道：輸出的總的錯誤概率：M元輸入符號：N元輸出符號：轉移概率：編碼信道數(shù)學模型編碼信道數(shù)學模型一個多進制無記憶編碼信道模型恒參信道的特性及對信號的影響理想恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懯牵?1)對信號在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；(2)對信號在時間上產(chǎn)生固定的遲延。這種情況也稱信號是無失真?zhèn)鬏敽銋⑿诺朗侵赋诵愿蓴_根本不隨時間變化的信道恒參信道的特性及對信號的影響傳輸特性幅-頻特性相-頻特性經(jīng)過信道后不產(chǎn)生失真，那么希望H(w)滿足不失真條件為一條直線呈線性關系恒參信道的特性及對信號的影響理想信道的幅頻特性、相頻特性恒參信道的特性及對信號的影響幅度-頻率失真幅度-頻率失真是由實際信道的幅度頻率特性的不理想所引起的，這種失真又稱為頻率失真，屬于線性失真。信道的幅度-頻率特性不理想會使通過它的信號波形產(chǎn)生失真，假設傳輸數(shù)字信號，那么會引起相鄰數(shù)字信號波形之間在時間上的相互重疊，造成碼間干擾。相位-頻率失真也是屬于線性失真。它對模擬話音傳輸影響不明顯。如果傳輸數(shù)字信號，相頻失真同樣會引起碼間干擾。相位-頻率失真恒參信道的特性及對信號的影響隨參信道及其傳輸特性隨參信道的傳輸媒質具有以下三個特點：(1)對信號的衰耗隨時間隨機變化；(2)信號傳輸?shù)臅r延隨時間隨機變化；(3)多徑傳播。多徑衰落與頻率彌散(Multi-pathfadingandfrequencydispersal)頻率選擇性衰落與相關帶寬

(Frequency-selectivefadingandcoherencebandwidth)多徑衰落與頻率彌散

(Multi-pathfadingandfrequencydispersal)輸入信號輸出信號hbd2dd1qqhm多徑衰落與頻率彌散

(Multi-pathfadingandfrequencydispersal)r(t)的包絡和相位形式均勻分布瑞利分布(Rayleigh)多徑衰落與頻率彌散

(Multi-pathfadingandfrequencydispersal)相對于載波來說V(t)和j(t)是慢變化隨機過程，于是r(t)可以看成是一個窄帶隨機過程。兩個結論:(1)多徑傳播使單一頻率的正弦信號變成了包絡和相位受調制的窄帶信號，這種信號稱為衰落信號，即多徑傳播使信號產(chǎn)生瑞利型衰落；(2)從頻譜上看，多徑傳播使單一譜線變成了窄帶頻譜，即多徑傳播引起了頻率彌散。多徑衰落與頻率彌散

(Multi-pathfadingandfrequencydispersal)兩條路徑信道模型頻率選擇性衰落與相關帶寬

(Frequency-selectivefadingandcoherencebandwidth)信道幅頻特性它表示信道傳輸特性相鄰兩個零點之間的頻率間隔。如果信號的頻譜比相關帶寬寬，那么將產(chǎn)生嚴重的頻率選擇性衰落。為了減小頻率選擇性衰落，就應使