第4章 信道2009.ppt

4.1引言 信道定义及分类 定义 以传输媒质为基础的信号通路 分类 电磁波的分类： 地波 频率 2 MHz 有绕射能力 距离：数百或数千千米 天波 频率：2 ~ 30 MHz 特点：被电离层反射 一次反射距离： 4000 km 寂静区(silent zone)： 视线传播： 频率 30 MHz 距离: 和天线高度有关 (4.1-3) 式中，D – 收发天线间距离(km)。 [例] 若要求D = 100 km，则由式(4.1-3) 增大视线传播距离的其他途径 中继通信： 卫星通信：静止卫星、移动卫星 平流层通信： 散射传播 电离层散射 机理 － 由电离层不均匀性引起 频率 － 30 ~ 60 MHz 距离 － 1000 km以上 对流层散射 机理 － 由对流层不均匀性（湍流）引起 频率 － 100 ~ 4000 MHz 最大距离 600 km 流星余迹散射 流星余迹特点 － 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟 频率 － 30 ~ 100 MHz 距离 － 1000 km以上 特点 － 低速存储、高速突发、断续传输 第4章 信 道 有线信道 明线 第4章 信 道 对称电缆：由许多对双绞线组成 同轴电缆 第4章 信 道 光纤 结构 纤芯 包层 按折射率分类 阶跃型 梯度型 按模式分类 多模光纤 单模光纤 例题 1、设某恒参信道的传输函数为 其中 为常数，试确定信号s(t)通过该信道后的输出表达式，并讨论有无幅频畸变和相频畸变。 4.5 随参信道特性及其对信号传输的影响 随参信道有电离层反射信道，对流层散射信道等。 一.随参信道特点： 1.电波通过无数条路径到达接收端，即具有多径传播的特点。? 2.每一条路径对信号衰减、时延都是时变的。 3.接收端(点)的信号是多条路径信号的合成。 移动信道的传播路径 例题 1、设某随参信道的两径时延差 试求该信道在那些频率上传输损耗大？选择哪些频率传输信号最有利？ 空间分集 三种分集合并的性能比较 4.7 信道的加性噪声●虽独立于有用信号却始终干扰有用信号。1.噪声的来源 （1）人为噪声－－来源于无关的其他信号源。如：外台信号、开关接触噪声、电火花等。 （2）自然噪声－－指自然界存在的各种电磁波源。如：闪电、大气中磁暴、银河系噪声及其他宇宙噪声等。  （4）内部噪声－－来源于信道本身所包含的各种电子器件、转换器以及天线或传输线等。如：热噪声、散弹噪声、电源哼声等。 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 ～ 1012 Hz。 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 【例】已知黑白电视图像信号每帧有30万个像素；每个像素有8个亮度电平；各电平独立地以等概率出现；图像每秒发送25帧。若要求接收图像信噪比达到30dB，试求所需传输带宽。 2.离散信道容量 两种度量单位： C － 每个符号能够传输的平均信息量最大值 Ct － 单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大值 第4章 信 道 第4章 信 道 收到一个符号时获得的平均信息量 发送xi时收到yj所获得的信息量 : 对所有的xi和yj取统计平均值，得出收到一个符号时获得的平均信息量： 平均信息量 / 符号 ＝ 第4章 信 道 容量C的定义：每个符号能够传输的平均信息量最大值 (比特/符号) 当信道中的噪声极大时，H(x / y) = H(x)。这时C = 0，即信道容量为零。 容量Ct的定义： (b/s) r － 单位时间内信道传输的符号数 第4章 信 道 【例】设信源由两种符号“0”和“1”组成，符号传输速率为1000符号/秒，且这两种符号的出现概率相等，均等于1/2。信道为对称信道，其传输的符号错误概率为1/128。试画出此信道模型，并求此信道的容量C和Ct。 第4章 信 道 此信源的平均信息量（熵）等于： （比特/符号） 而条件信息量可以写为 第4章 信 道 平均信息量 / 符号＝H(x) – H(x / y) =