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1、第 三 章 信 道 与 噪 声,现代通信原理,2,一、信 道,3,（一） 定义及分类,4,1. 狭义信道-信号的物理传输媒质。 分类：有线信道(有形而看得见,摸得着!) 无线信道(无形而看不见,摸不着！) 2广义信道-信号的传输通道（传输系统） 定义: 传输媒介（狭义信道） + 有关转换器 分类：调制信道；编码信道,定义及分类,5,（二） 信道的数学模型,6, 调制信道的共性(P33)： （1）有一对(或多对)输入和输出端 （2）绝大部分信道是线性的，满足叠加定理 （3）具延迟作用和损耗 （4）无输入时（0输入）也有输出噪声 模型时变线性网络,1. 调制信道模型,7,调制信道分类,据k（t）分
2、: 恒参信道 -k(t) 不随时间变化(或变化缓慢) 随参信道 -k(t)随时间随机变化,8,2. 编码信道模型及分类,(1) 特点:,无记忆编码信道（模型见教材） 有记忆编码信道,9,(三) 恒参信道及对被传信号的影响,10,1、常见恒参信道,11,（1）有线电信道,明线(即平行绝缘线) 优点：传输损耗低 缺点：噪声干扰敏感,对称电缆 (拧成扭绞状的电缆) 优点：较稳定 缺点：损耗较大,同轴电缆 优点：外导体接地、屏蔽干扰 LAN用基带：50、93 CATV：75,12,（2）光纤信道,组成：,解调电信号,13,（3）无线视距中继信道超短波、微波,14,使用微波频段 使用转发器接收和转发,（
3、4）卫星中继通信,15,2. 恒参信道对被传信号的影响,16,（1）模型与特性,模型-线性非时变网络 特性（从系统的观点）-幅频、相频特性,17,（2） 影响,幅-频畸变 由来:幅频特性不理想造成 例:电话线传输特性： 影响 模拟信号波形失真 数字信号产生ISI 解决方法 控制畸变、使用畸变较小区域 均衡（收端加线性补偿网络-特性补偿）,衰减特性,18, 相频畸变,由来:相频特性不理想造成 影响？ 特性的衡量 用群迟延特性衡量 -()=（） 迟延不一定引起ISI,减小相频畸变（群延迟畸变）措施？ -时域均衡（数字通信时）,19,非线性畸变： 信道部件非线性特性不理想造成 不易消除 频率偏移（指
4、载频（射频）的随机漂移） 相位抖动（随机抖动）, 其它畸变,20,(四) 随参信道及对被传信号的影响,21,1 随参信道举例,22,短波：波长:100-10m的无线电波 分类： 沿地表传播的“地波” 由电离层反射传播的“天波”,传播路径 电离层（F layer) 离地60-600km的大气层 电离层分四层：D、E、F1、F2,短波电离层反射信道,23,多径传播现象,原因： （1）电波一次、多次反射 （2）反射距离不同 （3）漫射现象 （4）地球磁场引起的电波分裂（寻常波和非寻常波）,24,2 随参信道的特点(共性),对信号的衰耗随时间变 传输时延随时间变 多径传播,25,3 随参信道对被传信号
5、的影响,26,（1）发射单频信号时，产生？,设发送信号：S（t）= ACOS0t 则接收信号：,其中：i（t）为第i路径收信号的振幅 i（t）为第i路径收信号的传输时延 i（t）=0i（t）,27,(2）频率选择性衰落 (P50),-以两经传播为例分析,设信号经两路径到收端,且两路径具相同传输损耗V0和一个相对时延差, 可用下线性网络表信道模型,28,则,H() 的获得,设,输出信号为:,29,H() 的分析,对被传信号的影响?,30,4. 分集接收技术（简介） -改善随参信道特性,31,(1) 原理,若把各径信号“适当地”合并，可减小衰落,分集的含义 -使各路径信号相互独立适当合并系统性能,
6、快衰落信道收到的是各径信号的合成,32,空间分集： 使用多个天线 频率分集： 用多个频率传同一信息 角度分集： 天线指向不同 极化分集： 接收水平、垂直极化波,(2) 分集方式,33,最佳选择式： 选择信噪比最好的一个接收 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：321,(3) 信号合并方式,34,二 信道的加性噪声,35,1. 来源、分类及统计特性,36, 外台信号 人为施放的干扰源 工业点火辐射 荧光灯干扰 闪电 大气中的电暴 银河系噪声 其它宇宙噪声 热噪声 霰弹噪声 11 电源哼声 12 接触不良 13 自激振荡 14 各种内部谐波干扰 ,噪声来源及分类,37,2. 噪声带宽及信道容量,38, 起伏噪声共性 可近似为G.W 经BPF后为窄带G.RP 调制信道（经滤波器后）的加性噪声可近似为 窄带高斯噪声 噪声带宽Bn,噪声带宽（如何确定？）,39,信道容量概念,含义: 信道容量-G.W背景下,且信道带宽与有用信号功率受限下,调制信道无差错地传输数据信号的极限速率称 定义: 设加性噪声为Pi()=n0/2的G.W 信道工作频带为B(Hz) 有用信号功率为S(W),则信道容量由香农公式决定:,C = Blog2(1+S/N) =Blog2(1+S/n0B) -连续信道的,