通信原理-第4章ppt课件.ppt

通信原理第4章信道掌握内容：
信道的数学模型。
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。
了解内容：
无线信道、有线信道第4章信道4.1有线信道4.1有线信道在无线信道中，信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的。

无线信道电磁波的频率－受天线尺寸限制（天线的尺寸不小于电磁波波长的1/10）。4.2无线信道--频带与电波传播频带与电波传播4.2无线信道--频带与电波传播电子科技大学通信学院电子科技大学通信学院
无线电视距中继信道

卫星中继信道
无线电广播与移动通信信道

4.3信道的数学模型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。
f［ei(t)］－表示信道对信号影响(变换)的某种函数关系；
通常假设：

这时上式变为：

因k(t)随t变，故信道称为时变信道。
k(t)可以看做是对信号的一种干扰，因k(t)与ei(t)相乘，故称其为乘性干扰（特点：当没有信号时，没有乘性干扰）。
n(t):加性干扰（特点：无论有无信号，加性干扰都存在）。
因此：调制信道对信号的影响是乘性干扰k(t)和加性干扰n(t)使信号的波形发生失真。
4.3.2编码信道模型
编码信道对信号的影响是使传输的数字序列发生变化，即序列中的数字发生错误。所以可以用错误概率来描述编码信道的特性。
二进制编码信道简单模型

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) 4.4信道特性对信号传输的影响4.4信道特性对信号传输的影响频率失真：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：天波传播、地波传播…
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。
产生多径效应的分析多径效应分析：
设发射信号为
接收信号为

式中
－由第i条路径到达的接收信号振幅；
－由第i条路径达到的信号的时延；

上式中的都是随机变化的。 应用三角公式得：

式中
－接收信号的包络
－接收信号的相位R(t)：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。多径效应简化分析：
设：发射信号为：f(t)
仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同
两条路径的接收信号为：Af(t-0)和Af(t-0-)
其中：A－传播衰减，
0－第一条路径的时延，
－两条路径的时延差。
求：此多径信道的传输函数
设f(t)的傅里叶变换（即其频谱）为F()：

则有

多径信道的传输函数：

上式右端中，A－常数衰减因子，
－确定的传输时延，
－和信号频率有关的复因子，其模为按照上式模与角频率关系曲线：

曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差。而是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落现象。由于这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。
多径效应噪声
信道中存在的不需要的电信号。
它是叠加在信号上的，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
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0～1012Hz。
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：高斯白噪声窄带高斯噪声
带限白噪声：经过接收机带通滤波器过滤的热噪声
窄带高斯噪声：由于滤波器是一种线性电路，高斯过程通过线性电路后，仍为一高斯过程，故此窄带噪声又称窄带高斯噪声。
窄带高斯噪声功率：3.5信道容量的概念2解析香农定理

式中S－信号平均功率（W）；
N－噪声功率（W）；
B－信道带宽（Hz）。
设噪声单边功率谱密度为n0，则N=n0B；
故上式可以改写成：

由上式可见:
连续信道的容量Ct和信道带宽B、信号功率S及噪声功率谱密度n0三个因素有关。由香农公式可得以下结论：
（1）增大信号功率S可以增