[工学]《通信原理》课件 第4章.ppt

通信原理 通信原理 第4章 信 道 第4章 信 道 信道分类： 无线信道 － 电磁波（含光波） 有线信道 － 电线、光纤 信道中的干扰： 有源干扰 － 噪声 无源干扰 － 传输特性不良 本章重点： 介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响。 第4章 信 道 4.1 无线信道 无线信道电磁波的频率 － 受天线尺寸限制 地球大气层的结构 对流层：地面上 0 ~ 10 km 平流层：约10 ～ 60 km 电离层：约60 ～ 400 km 第4章 信 道 电离层对于传播的影响 反射 散射 大气层对于传播的影响 散射 吸收 第4章 信 道 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： 第4章 信 道 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 = 50 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： 第4章 信 道 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 第4章 信 道 流星流星余迹散射 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 4.2 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 第4章 信 道 损耗与波长关系 损耗最小点：1.31与1.55 ?m 第4章 信 道 4.3 信道的数学模型 信道模型的分类： 调制信道 编码信道 第4章 信 道 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。 通常假设： 这时上式变为： － 信道数学模型 第4章 信 道 因k(t)随t变，故信道称为时变信道。 因k(t)与e i (t)相乘，故称其为乘性干扰。 因k(t)作随机变化，故又称信道为随参信道。 若k(t)变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。 乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。 调制信道的模型可分为两类：随参信道和恒参信道 第4章 信 道 4.3.2 编码信道模型 用错误概率来描述信道的特性，这种错误概率通常称为转移概率 下图4.14是一个二进制编码信道的简单模型 实际编码信道的转移概率的数值需要由大量的实验统计数据分析得出 类似地，我们可以画出无记忆四进制编码信道模型 编码信道产生错误的原因是调制信道不理想造成的 第4章 信 道 二进制编码信道简单模型 － 无记忆信道模型 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) 第4章 信 道 四进制编码信道模型 图4-15 四进制编码信道模型 第4章 信 道 4.4 信道特性对信号传输的影响 恒参信道的影响 恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道… 恒参信道 ? 非时变线性网络 ? 信号通过线性系统的分析方法。线性系统中无失真条件： 振幅～频率特性：为水平直线时无失真 左图为典型电话信道特性 用插入损耗便于测量 第4章 信 道 相位～频率特性：要求其为通过原点的直线， 即群时延为常数时无失真 群时延定义： 第4章 信 道 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 非线性失真： 可能存在于恒参信道中 定