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通信信道及其模型图文课件

信道基本概念与分类

有线通信信道

无线通信信道

信道模型与仿真方法

信道编码与调制技术

信道传输性能评估指标

contents

目

录

01

信道基本概念与分类

信道是通信系统中传输信息的媒介或通道，它提供了信号从发送端到接收端的传输路径。

信道在通信系统中起着至关重要的作用，它承载着信息的传输，是连接发送端和接收端的桥梁。信道的性能直接影响到通信系统的整体性能。

信道作用

信道定义

有线信道

通过金属导线、光纤等有形媒质传输信号的信道。具有传输稳定、抗干扰能力强、必威体育官网网址性好等特点。

无线信道

通过空气或其他无形媒质传输信号的信道。具有传输灵活、适应性强、建设成本低等特点。但同时也存在信号衰减、多径效应、干扰等问题。

传输媒质

信道中传输信号的物理媒介，如有线信道中的导线、光纤，无线信道中的电磁波等。

信道参数

描述信道特性的参数，包括带宽、信噪比、衰减等。这些参数决定了信道的传输能力和质量，对通信系统的设计和性能评估具有重要意义。

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有线通信信道

由两根互相绝缘的铜导线绞合而成，可减少信号干扰。

传输介质

信道容量

传输特性

受导线直径、绞合度、绝缘材料等因素影响，通常用于低速或短距离通信。

双绞线信道具有较低的带宽和较高的衰减，适用于模拟或数字信号的传输。

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由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有较高的抗干扰能力和较大的带宽。

传输介质

同轴电缆的带宽较大，适用于高速数字或模拟信号的传输。

信道容量

同轴电缆信道具有较低的衰减和较高的信噪比，可实现远距离通信。

传输特性

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无线通信信道

直射波、反射波、折射波、绕射波和散射波等。

电磁波传播方式

自由空间传播损耗、大气吸收损耗、雨雾衰减损耗等。

电磁波传播损耗

由于电磁波在传播过程中遇到障碍物反射、折射和散射，导致接收端收到多个不同路径的信号，造成信号的时延扩展和衰落。

多径效应

非视距传播信道

收发两端之间有障碍物遮挡，信号通过反射、折射或散射等方式传播，适用于中长距离通信。

视距传播信道

收发两端之间无障碍物遮挡，信号直接传播，适用于短距离通信。

移动无线信道

信道特性随时间和位置的变化而变化，具有多普勒效应和时变性等特点。

无线信道模型

包括大尺度衰落模型（如路径损耗模型）和小尺度衰落模型（如瑞利衰落模型、莱斯衰落模型等）。

04

信道模型与仿真方法

基于传输线方程，建立有线信道的数学模型，描述信号在有线信道中的传输特性。

传输线理论

通过时域分析方法，模拟信号在有线信道中的传输过程，包括信号的延迟、衰减和失真等效应。

时域仿真

利用频域分析技术，研究有线信道对不同频率信号的传输性能，如幅频特性和相频特性等。

频域仿真

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描述无线信号在空间中长距离传播时的路径损耗和阴影效应，建立基于距离和环境的衰减模型。

大尺度衰落模型

分析无线信号在短距离或短时间内由于多径效应和多普勒效应引起的快速波动，建立统计模型进行描述。

小尺度衰落模型

针对多输入多输出（MIMO）无线通信系统，建立更复杂的信道模型，考虑天线间的相关性和空间复用等因素。

MIMO信道模型

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NS-3

开源的网络仿真软件，提供详细的物理层和网络层模型，适用于复杂通信系统的信道仿真。

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MATLAB

提供丰富的通信工具箱和函数库，支持各种有线和无线信道模型的建立与仿真。

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OPNET

专门用于网络仿真的软件，提供灵活的建模环境和丰富的库函数，支持大规模网络信道的仿真。

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信道编码与调制技术

信道编码基本概念

在数字通信中，信道编码是为了提高信息传输的可靠性，在发送端对原始信息进行编码，以增加冗余度，从而在接收端能够检测和纠正传输过程中可能发生的错误。

线性分组码

将信息序列划分为等长的组，然后对每组信息进行线性变换，生成校验位，与信息位一起传输。

卷积码

利用移位寄存器和模2加法器实现编码，生成的校验位不仅与当前信息位有关，还与前面的信息位有关。

信道编码原理

信道编码通过增加冗余信息，使得接收端能够根据冗余信息检测和纠正传输错误。常见的信道编码方法有线性分组码、卷积码等。

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数字调制基本概念

数字调制是将数字基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号的过程。常见的数字调制方式有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。

数字调制原理

数字调制通过改变载波的振幅、频率或相位等参数来传输数字信息。不同的调制方式具有不同的特点和适用场景。

ASK调制

通过改变载波的振幅来传输数字信息，实现简单但抗干扰能力较差。

FSK调制

通过改变载波的频率来传输数字信息，具有较好的抗干扰能力和较宽的频带利用率。

PSK调制

通过改变载波的相位来传输数字信息，具有较高的频带利用率和较好的抗干扰能力。

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编码调制联合