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第2章 信道与噪声 内 容 2.1 信道及其分类 2.2 信道模型 2.3 典型恒参信道 2.4 恒参信道特性及其对信号影响 2.5 典型随参信道 2.6 随参信道特性及其对信号影响 2.7 分集接收 2.8 信道加性噪声 2.9 信道容量 2.1 信道及其分类 调制信道和编码信道 2.2 信道模型 调制信道模型 编码信道模型 一、调制信道模型 调制信道特点： 具有一对（或多对）输入端和输出端； 绝大部分信道是线性的，即满足叠加性和齐次性； 信号通过信道需要一定的延迟时间； 信道对信号有损耗（固定损耗或时变损耗）； 即使没有信号输入，在输出端仍有一定的功率输出。 一、调制信道模型 调制信道模型： 一、调制信道模型 二、编码信道模型 ★ 二进制信号、无记忆信道： 二、编码信道模型 2.3 典型恒参信道 明线 对称电缆 同轴电缆 光纤 无线视距中继 卫星中继 一、明 线 二、对称电缆：双绞线 三、同轴电缆 四、光 纤 五、无线视距中继 六、卫星中继 2.4恒参信道特性及其对信号影响 恒参信道一般特性 理想恒参信道 实际信道 其他影响因素及措施 一、恒参信道一般特性 恒参信道传输特性可等效为线性时不变网络。 线性时不变网络可用幅频特性和相频特性来表征，即： 二、理想恒参信道 相频失真理解 三、实际信道 幅频失真： 相频失真： 四、其他影响因素及措施 畸变的影响: 使波形失真、码间串扰。 线性失真: 幅频失真和相频失真－ 属于线性失真 可用“线性补偿网络”纠正—— “均衡” 非线性失真: 振幅特性非线性、频率偏移、相位抖动 … 非线性失真 ——难以消除 【例2-1】 如图所示网络，求它的频率特性。判断是否存在幅频失真及相频失真。 2.5 典型随参信道 一、电离层反射信道 多径传播的几种主要形式 2.5 典型随参信道 2.6 恒参信道特性及其对信号影响 随参信道的特点 多径效应的瑞利衰落 多径效应的频率选择性衰落 一、随参信道的特点 信号的衰耗随时间随机变化 信号传输的时延随时间随机变化 多径传播 二、多径效应的瑞利衰落 设有n条路径，并设输入信号为 二、多径效应的瑞利衰落 三、多径效应的频率选择性衰落 三、多径效应的频率选择性衰落 三、多径效应的频率选择性衰落 三、多径效应的频率选择性衰落 【例2-2】 2.7 分集接收 一、基本思想 二、分集方式 空间分集 频率分集 角度分集 极化分集 2.7 分集接收 三、合并方式 最佳选择式 等增益相加式 最佳比例相加式 2.8 信道加性噪声 一、加性噪声的来源 人为噪声 自然噪声 内部噪声 二、噪声的种类 单频噪声 脉冲噪声 起伏噪声 三、起伏噪声 热噪声 散弹噪声 宇宙噪声 2.9 信道容量 一、信道容量定义 信道容量：是指信道中信息无差错传输的最大速率 二、离散信道的信道容量 互信息量： 二、离散信道的信道容量 平均每个符号传递的信息量为： 【例2-3】 设信息源由符号0和1组成，顺次选择两符号构成所有可能的消息。如果消息传输速率是每秒1000符号，且两符号出现的概率相等。传输中，平均每100符号中有一个符号不正确，试问这时传输信息的速率是多少？ 三、连续信道的信道容量 【例2-4】 电视图像可以大致认为由300000个小像元组成。对于一般要求的对比度，每一像元大约取10个可辨别的亮度电平（例如对应黑色、深灰色、浅灰色、白色等）。现假设对于任何像元，10个亮度电平是等概率出现的，每秒发送30帧图像；并且，为了满意地重现图像，要求信噪比S/N为1000（即30dB）。在这种条件下，我们来计算传输上述信号所需的带宽。 小 结 信道的定义(狭义信道和广义信道) 狭义信道分类(有线信道和无线信道) 广义信道分类(调制信道和编码信道) 调制信道分类(恒参信道和随参信道) 恒参信道对信号影响(幅频失真、相频失真) 随参信道对信号影响（瑞利型衰落和频率弥散 、频率选择性衰落） 加性噪声：起伏噪声是加性噪声的典型代表，主要包括热噪声、散弹噪声和宇宙噪声，它们均是高斯白噪声。 信道容量 作业： 4、9、12、14、16 结论： （1）多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号，这种信号称为衰落信号 （2）从频谱上看，多径传播使单一谱线变成了窄带频谱，即多径传播引起了频率弥散。 并设输入信号为 设多径传播的路径只有两条 则收端接收信号为： 其频域表示式为： 信道传输函数为： 信道传输函