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1、通信原理(第3版),周炯槃 庞沁华 等编著,普通高等教育“九五”国家级重点教材,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。,8.1引言,8.2信道的定义和分类,按照输入输出信号分为连续信道(模拟信道)和离散信道(数字信道)。 按照信道的物理性质可将其分为无线信道、有线信道、光信道等等,图8.2.1 通信系统框图,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,8.3通信信道实例,随参信道 1 短波电离层反射信道 2 对流层散射信道,8.4信道的数学模型,8.4.1连续信道模型 经过对连续信道大量观察和分析，可得出
2、它具有以下主要性质： (1) 具有一对(或多对)输入和输出端。 (2) 大多数信道是线性的，即满足叠加原理。 (3) 信号经过信道会有延时，并还会受到固定的或时变的损耗。 (4) 无输入信号时，在信道的输出端仍有噪声输出。,图8.4.1连续信道模型,其中，ftsi(t) 为时变线性算子；n(t)为加性干扰,图8.4.2多输入、多输出端连续信道模型,8.4.2离散信道模型 离散信道的输入和输出都是离散信号，广义信道的编码信道就是一种离散信道。,图8.4.3二进制离散信道模型,图8.4.4四进制编码信道模型,如果编码信道码元的转移概率与其前后码元的取值无关，则称这种信道为无记忆编码信道；否则称为有
3、记忆编码信道。如果二进制编码信道的转移概率P(0|1)=P(1|0)，则称其为二进制对称编码信道。二进制无记忆对称编码信道是最简单的一种编码信道。,8.5恒参信道特性及其对信号传输的影响,1.信号经过信道不失真的要求,图8.5.1理想信道传输特性,图8.5.2限带信道频谱,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.,图8.5.3 理想低通特性,图8.5.4理想带通特性,2 信道的时延特性及群时延特性 Cos（t） 通过信道后变为：,由此有,信道的群时延特性,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
4、信号的时延随时间变化。 多径传播。,8.6 随参信道特性及其对信号传输的影响,随参信道的数学模型,A为信号幅度；an为信息码元,g(t)为信息码元 波形,c为载波角频率。,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。,8.6.2随参信道对信号传输的影响,（2）频率选择性衰落 不仅接收信号的幅度和相位随机变化，而且其信息信号波形也产生了很大畸变，从频域看，即其不同频率分量受到不同程度的衰落，因此这种衰落称作频率选择性衰落,2.多径
5、随参信道的时延扩展与相干带宽 随参信道多径时延的统计特性 多径信道的频域特性 所径随参信道的时延扩展与相干带宽,分集接收是一种有效的抗一般性衰落的技术。其原理是利用两个以上信号传送同一信息，并且这些不同信号的衰落相互独立。接收端以适当的方式将这些信号合并起来加以利用，解出信息。,8. 7分集接收,获得不相关支路信号的主要方法 (1) 用两个天线接收同一信号，如果两天线的距离大于载波波长的100倍以上，则两接收天线的输出信号的衰落将不相关，这种分集方式称为空间分集。用两个天线接收称作二重空间分集，若用三个天线接收，则称为三重空间分集，依次类推。实际中多采用二重空间分集。,(2) 利用两个以上不同
6、载波频率的信号传送同一信息，如果不同载波频率的差大于信道的相关带宽，则在接收端不同载波频率信号的衰落将不相关，这种分集方式称作频率分集。采用两个载波频率称作二重频率分集，采用三个载波频率称作三重频率分集，依次类推。,(3) 由不同指向的天线波束得到互不相关的衰落信号。这种分集方式称作角度分集。 (4) 接收水平极化的信号与垂直极化的信号的衰落也不相关。这种分集方式称作极化分集。,(5) 如果采用扩频信号传送消息，则可以在接收端将不同时延的多径信号分离开，得到的不同时延信号的衰落也互不相关。,最佳选择式：比较各支路的信噪比，选择信噪比最大的一路为接收信号； 等增益相加：将各支路信号直接相加作为接
7、收信号 最大比合并：以各支路的信噪比为加权系数将各支路信号相加作为接收信号。,不同支路信号合并的主要方式有：,信道容量是指该信道能够传送的最大信息量。它等于信道输入与输出互信息的最大可能值，其值决定于信道自身的性质，与其输入信号的特性无关。,8.8 信道容量,1 离散信道(编码信道)的信道容量,2 连续信道,(1) 单符号高斯连续信道的信道容量,(2) 限频、限功率高斯信道的容量,3 信道编码定理 如果信源的信息速率(即每秒钟发出的信息量)小于信道容量，则存在一种编码方式可保证通过该信道传送信源信息的差错率任意小；反之，如果信源的信息速率大于信道容量，则不可能存在这种编码，传送信息的差错率将很
8、大。,定义：为了充分利用信道，应在同一信道中传送许多路相互独立的信号，称为信道复用。,8.9 信道复用,为在接收端能将不同路信号区分开，必须使不同路信号具有某种不同特征。按照不同频域特征区分信号的方式称为频分复用(FDM)；按照不同时域特征区分信号的方式称为时分复用(TDM)；按照不同波形(码形)特征区分信号的方式称为码分复用(CDM)。,时分复用 时分复用系统不同路的特征信号时间上不重叠，通常是时间上不重叠的矩形脉冲序列,图8.9.1时分复用抽样信号,码分复用 码分复用系统不同路的特征信号时间上可以重叠，频域上也可以重叠。不同路的信号区分是利用特征信号的正交性来实现的，即,图8.9.2相关接收机,