信道定义与数学模型.pptVIP

§ 3.1 引言 3.2 信道定义 图 3 –1 调制信道和编码信道 因此，调制信道可以用具有一定输入、输出关系的方框来表示。通过对调制信道进行大量的分析研究，发现它具有如下共性：  有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端； 绝大多数的信道都是线性的， 即满足线性叠加理； 信号通过信道具有一定的的延迟时间而且它还会受到（固定的或时变的）损耗； 图 3 – 2 调制信道模型 由以上分析可知，信道对信号的影响可归结为两点：一是乘性干扰k(t)，二是加性干扰n(t)。 对于信号来说，如果我们了解k(t)与n(t)的特性，就能知道信道对信号的具体影响。 通常信道特性k(t)是一个复杂的函数，它可能包括各种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变化，故k(t)往往只能用随机过程来描述。 图 3 –3 二进制编码信道模型 图 3 - 4 给出了一个多进制无记忆编码信道模型。 3.4 恒参信道举例 图 3 – 5 对称电缆结构图 图 3- 6同轴电缆结构图 图 3 -9微波中继信道的构成 图 3 – 10 卫星中继信道示意图 图 3-11 理想信道的幅频特性、 相频特性和群迟延-频率特性 图 3 – 12 典型音频电话信道的幅度衰减特性 3.6 随参信道举例 当电磁波以φ0角入射时，能从电离层反射的最高频率称为最高可用频率MUF。它与临界频率f0的关系为 (3.6-3) 当工作频率高于最高可用频率时，电磁波将穿透电离层，不再返回地面。 图 3 - 16多径形式示意图 (a) 一次反射和两次反射； (b) 反射区高度不同； (c) 寻常波与非寻常波； (d) 漫射现象 图 3 – 20 两条路径信道模型 图 3 – 21 网络的模特性 3.8 随参信道特性的改善－－分集接收 图 2 选择式合并原理图 图 3 等增益合并、 最大比值合并原理 图 3 – 22 三种分集合并的性能比较 3.9信道的加性噪声 3.6信道容量的概念  分集接收包含有两重含义：一是分散接收，使接收端能得到多个携带同一信息的、统计独立的衰落信号；二是集中处理，即接收端把收到的多个统计独立的衰落信号进行适当的合并，从而降低衰落的影响，改善系统性能。 3.8.1分集方式 为了在接收端得到多个互相独立或基本独立的接 收信号， 一般可利用不同路径、不同频率、不同角 度、不同极化、不同时间等接收手段来获取。因此， 分集方式也有空间分集、频率分集、角度分集、极化分集等多种方式。  1. 空间分集 空间分集是接收端在不同的位置上接收同一个信号，只要各位置间的距离大到一定程度，则所收到信号的衰落是相互独立的。因此，空间分集的接收机至少需要两副间隔一定距离的天线，其基本结构如图 1 所示。图中，发送端用一副天线发射，接收端用N副天线接收。 图1 空间分集示意图 2. 频率分集 频率分集是将待发送的信息分别调制到不同的载波频率上发送，只要载波频率之间的间隔大到一定程度，则接收端所接收到信号的衰落是相互独立的。 3. 角度分集 这是利用天线波束指向不同使信号不相关的原理构成的一种分集方法。 4. 极化分集 这是分别接收水平极化和垂直极化波的一种分集方法。 3.8.2 合并方式  在接收端采用分集方式可以得到N个衰落特性相 互独立的信号， 所谓合并就是根据某种方式把得到 的各个独立衰落信号相加后合并输出，从而获得分集 增益。常用的三种合并方式是最佳选择式、等增益相 加式和最大比值相加式 1. 最佳选择式 选择式合并是所有合并方式中最简单的一种， 其原理是检测所有接收机输出信号的信噪比，选择其中信噪比