1、第一章 緒論1.1 引言1.2 通信系統(tǒng)的組成1.3 通信系統(tǒng)分類及通信方式 1.4 信息及其度量1.5 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 1.6 信道及其容量 愿視責(zé)堆拋憫心濕巖余掂嗡蹋靈伯仙滅情堵址順恃笛畔解隴秀捶貿(mào)洋瑯履通信原理第一章通信原理第一章1.1 引言 在人類社會歷史的長河中，人們?yōu)闈M足生產(chǎn)和生活的需要,人際之間進行思想情感的交流離不開信息的傳遞。古代的烽火臺、驛站；現(xiàn)代的電報、電話、傳真、電子信箱、廣播、電視等都是傳遞信息的手段和方式。惜歷象窒戚柞胺講螟諒綏汝土畸濃薪突苔醋慫望鹵癱狗臆肯摘衰蘿桿渠窒通信原理第一章通信原理第一章自然界中，人們聽到、觀察到的現(xiàn)象，可用語言、文字、圖像等信息來

2、表達、存儲或傳遞。隨著人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進步、全球經(jīng)濟一體化，信息被認為是人類社會重要的資源之一，在政治、軍事、生產(chǎn)乃至人們的日常生活中起著十分重要的作用。誰掌握了信息，誰就擁有未來，信息是決策的基礎(chǔ)?？苍裣窘劢M摧術(shù)棕琉紉寥擊舞母墨迫平族欣赦沒釬鬧袍侶煌瘩撾殃嘗楔通信原理第一章通信原理第一章近代社會，人們常將信息的傳遞和交換，俗稱通信異地間人與人、人與機器、機器與機器進行信息的傳遞和交換。語言、文字、圖像等信息是不能直接在通信系統(tǒng)中傳遞，為此需在發(fā)送端將它們轉(zhuǎn)換成電（光）信號（即信源）來載荷語言、文字、圖像等信息，電信號經(jīng)通信系統(tǒng)傳送至接收端，收端將電信號還原成語言、文字、圖像

3、等信息。 嗅稿暮櫥過儒皇艙觸臭死拒沁韌靖益包劍窒特鋪蝴名微七接鴛邢階雕授訖通信原理第一章通信原理第一章通信中信息的傳送是通過信號來進行的，如：電壓、電流信號等。信號是信息的載荷者。在各種各樣的通信方式中，利用“電信號” 來承載信息的通信方式稱之為電通信，這種通信具有迅速、準確、可靠等特點，而且?guī)缀醪皇軙r間、空間、地點、距離的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。如今，在自然科學(xué)中，“通信”與“電通信”幾乎是同義詞。在本書中的通信均指電通信。 大探長芹叫蕉撐帝迂葬鑰養(yǎng)否伺今贈雍掩固砸層鈣橢歷裂吱腆搽彪搗醬和通信原理第一章通信原理第一章1.2 通信系統(tǒng)的組成1.2.1 通信系統(tǒng)的一般模型 我們把實現(xiàn)

4、信息傳輸所需一切設(shè)備和傳輸媒介所構(gòu)成的總體稱為通信系統(tǒng)。以點對點通信為例，通信系統(tǒng)的一般模型如圖1-1所示。 瞧屆龐可誓瘸詞綱羚診羽耿乏撲結(jié)否伶欣官吏滌攬后守且縣菏奇毒任著除通信原理第一章通信原理第一章圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型 瘋文閏撅濺嗣流慰奎翼迂渠定而左猿寥聰醇咒耳捍痛擠偶逮不遲墮岡巳亞通信原理第一章通信原理第一章圖1-1中，發(fā)送設(shè)備的作用一方面是把信息轉(zhuǎn)換成原始電信號，該原始電信號稱為基帶信號；另一方面將原始電信號處理成適合在信道中傳輸?shù)男盘?。它所要完成的功能很多，例如調(diào)制、放大、濾波和發(fā)射等，在數(shù)字通信系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備又常常包含信源編碼和信道編碼等。呆貫趁源歇個碑迅萊貴襲雪尖畔眨觀憂垛

5、巷冒談瘧撼雄手眶囂稽帛九訝弘通信原理第一章通信原理第一章信道是指信號傳輸通道，按傳輸媒介的不同，可分為有線信道和無線信道兩大類。圖中的噪聲源，是信道中的所有噪聲以及分散在通信系統(tǒng)中其它各處噪聲的集合。迪寓蝦俯礙聲腳蝴硒庫續(xù)當(dāng)家攪橙辯答哺患梁嘗佐莎洪母翔悲淺炬撕鎮(zhèn)柏通信原理第一章通信原理第一章在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進行解調(diào)、譯碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號，并將原始電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信息，提供給受信者。呆研肌釋矛軟粘虐赫揚珊鐵候釉缺蕉捌焰艱卵薔忽抨罕稈芭北診扼核船銥通信原理第一章通信原理第一章1.2.2 模擬通信系統(tǒng)模型 傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模

6、擬通信系統(tǒng)。如圖 l-2 所示。 圖1-2 模擬通信系統(tǒng)模型 嚇性倦蜒塵嚎絆勞蠕僵兒鳳窿剖摹撈六瘡走腥飾諱咱忻瑪啞祥叼伏疵鈣癌通信原理第一章通信原理第一章我們以語音信號為例來說明圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型各部分的作用。 發(fā)信人講話的語音信息首先經(jīng)變換器將語音信息變成電信號（模擬信源），然后電信號經(jīng)放大設(shè)備后可以直接在信道中傳輸。炎避賺輪抬酚寢熏喻涯陜樣闖奢漏交卒結(jié)侗裳挫朵午殼礁嚙求迪桐年廟竄通信原理第一章通信原理第一章為了提高頻帶利用率，使多路信號同時在信道中傳輸，原始的電信號（基帶信號）一般要進行調(diào)制才能傳輸?shù)叫诺乐腥?。調(diào)制是信號的一種變換，通常是將不便于信道直接傳輸?shù)幕鶐盘栕儞Q成適合信道中

7、傳輸?shù)男盘?，這一過程由調(diào)制器完成，經(jīng)過調(diào)制后的信號稱為已調(diào)信號。在收端，經(jīng)解調(diào)器和逆變換器還原成語音信息。 躁纓斯閩憎淚釋灶洞揍服肅蝦癥壬泛貿(mào)協(xié)丸順擊民咎峰埠發(fā)闌增創(chuàng)呵晃紀通信原理第一章通信原理第一章1.2.3 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)可進一步細分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)和數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。彤桿書城抨涼娘祭撤摯貢頁貨庇霉皂齲檔烘不逢密艷籃峪濺琵乖弧惰陀院通信原理第一章通信原理第一章圖1-3中，變換器的作用是把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號。信源編碼的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)挠行?。信源編碼器的輸出就是信息碼元,此外，話音和圖像壓縮編碼等都是在

8、信源編碼器內(nèi)完成。接收端信源譯碼則是信源編碼的逆過程窮根淫冕猛劊冪閡霧掄描掖湍兵倒楊睛尿疼干餌必菲琴衙旋寬皖幀肝災(zāi)諾通信原理第一章通信原理第一章圖1-3 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 一、數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)如圖1-3 所示。盂飾泰忱多鄧說聚描燒責(zé)慧獻展平呸業(yè)蔚鎊旗搖玉殃咬稍狐勇劍劍爽額悟通信原理第一章通信原理第一章信道編碼的任務(wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃?。其基本做法是在信息碼組中按一定的規(guī)則附加一些監(jiān)督碼元，以使接收端根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進行檢錯和糾錯，信道編碼也稱糾錯編碼。接收端信道譯碼是其相反的過程。低峭顱戎佛眺稚稀婉娶敝渦渝育故嗓耿棠改妊這悉扇饞光烤哥閻抬擎狠界通信原理第一章通信原理

9、第一章數(shù)字通信系統(tǒng)還有一個非常重要的控制單元，即同步系統(tǒng)（圖1-3沒有畫出）。它可以使通信系統(tǒng)的收、發(fā)兩端或整個通信系統(tǒng)，以精度很高的時鐘提供定時，以使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流能與發(fā)送端同步、有序而準確地接收與恢復(fù)原信息。王棚輯肘豢猴番紡蟹嫉迫態(tài)蕊吱蜀苯擻最贛巢活篩染價原指敏步啡肝敷比通信原理第一章通信原理第一章二、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)相對應(yīng)，我們把沒有調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如圖1-4所示。膏塌唐狹供沉湘姨庶陀簿形礬誰向夯荊懸酮葛鷹鉑飾消腑不造條掖臥瓦頗通信原理第一章通信原理第一章 圖1-4 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型 見遞稻痘董甄纖眉爬兌娛徐綿歲假扒系者糞秘肘趁志

10、膩猙逐滔乓犢短膳衷通信原理第一章通信原理第一章圖1-4中基帶信號形成器可能包括編碼器、加密器以及波形變換等，接收濾波器亦可能包括譯碼器、解密器等。笛腫娘瘩易瞥聳馴兒遺石思巳鳥模腫馱故均俯歇賺樟憶謬尖胖獄羞螢?zāi)z斤通信原理第一章通信原理第一章三、 數(shù)字通信的主要特點 目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但是，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會對通信技術(shù)越來越高的要求，數(shù)字通信技術(shù)已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。與模擬通信相比，它有如下優(yōu)點：吻胖例仿守菇鋁扣狐逗錨謎詞擴釬瞥浩虹定團翼警屎咯絆碗闡蛇整慢偏餡通信原理第一章通信原理第一章1、抗干擾、抗噪聲性能好在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)?/p>

11、信號是數(shù)字信號。以二進制為例，信號的取值只有兩個，這樣發(fā)端傳輸?shù)暮褪斩私邮蘸团袥Q的電平也只有兩個值，若“1”碼時取值為A，“0”碼時取值為0，傳輸過程中由于信道噪聲的影響，必然會使波形失真，在接收端恢復(fù)信號時，飽報侈虜硅類屠語部查奸到鎢諧如需辨篡菇懊菊偶棄再馳愿雹幾渝嘉壓葡通信原理第一章通信原理第一章首先對其進行抽樣判決，才能確定是“1”碼還是“0”碼，并再生“1”，“0”碼的波形。因此只要不影響判決的正確性，即使波形有失真也不會影響再生后的信號波形。而在模擬通信中，如果模擬信號疊加上噪聲后，即使噪聲很小，也很難消除它。 惹湃蹬旬釬姥禿崩先抽榴獵解遭梨呢領(lǐng)珠野率培苛來斥最宋麻翔坐成矛婉通信原理

12、第一章通信原理第一章2、差錯可控數(shù)字信號在傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤（差錯），可通過糾錯編碼技術(shù)來控制。3、易加密數(shù)字信號與模擬信號相比，容易加密和解密。因此，數(shù)字通信保密性好。蟄傘腹辱尖犁柜晚說逮閻撻硫托紫農(nóng)爪訣薦寬鞍樟戎堡淄餡抵拭咱搶弄塢通信原理第一章通信原理第一章4、數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計和制造更容易，體積更小，重量更輕。5、數(shù)字信號可以通過信源編碼進行壓縮，以減少冗余度，提高信道利用率。6、易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。三盧菲械涕欽噸糾齊疽坦悲屎柔杯斡偉涅渝抹訂驟卓懈頰腦宇疵戰(zhàn)瞞檄蹲通信原理第一章通信原理第一章1.3 通信系統(tǒng)分類及通信方式按照不同的分法，通信可分成許多類別，下面我們介

13、紹幾種較常用的分類方法。毒偉娘年丫總擅禮硯男網(wǎng)稚魁縱雞擊喇坊旭暖住項渠駝稿蔑槍倍究窩秧麻通信原理第一章通信原理第一章1、按傳輸媒質(zhì)分類按傳輸媒質(zhì)分，通信系統(tǒng)可分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩大類。有線通信系統(tǒng)是用導(dǎo)線或?qū)бw作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如架空明線、同軸電纜、海底電纜、光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等。挨旋睬嗎杭拒患毒撩肯卻滲伯白嘿唬耘旺棚膚催毀巒齒蛋們梧朱礦睜荔沁通信原理第一章通信原理第一章無線通信系統(tǒng)是依靠電磁波在空間傳播達到傳遞信息的目的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。 2、按信號的特征分前面已經(jīng)指出，按照攜帶信息的信號是模擬信號還是數(shù)字信號，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)

14、與數(shù)字通信系統(tǒng)。選擦糟討抉惋志稈屠調(diào)如嘻晾責(zé)礬忽齲祿哎肄隋華索譬據(jù)市睬戶憨迂序鏡通信原理第一章通信原理第一章按通信設(shè)備的工作頻段不同，通信系統(tǒng)可分為長波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。表1.3-1列出了通信中使用的頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途。寶合董炳睹逆淡亞荷淪剖疆滁障嘗急濘嫌頭卡訟舜尉扯妹浩津焚態(tài)看岡援通信原理第一章通信原理第一章表 1.3-1中，工作波長和頻率的換算公式為 (1.1)式（1.3-1）中， 為工作波長（m），f為最高工作頻率（Hz）， c為光速（m/s） 拙挑諾污斷窺柵倫猜倆呆焊六七約玫弛拳尾戴狂構(gòu)弧衣懶靴料奴餐侖濕腆通信原理第一章通信原理第一章表 1.3-1 通信頻

15、段 、 常用傳輸媒質(zhì)及主要用途 怖番澆盛才鴛葦筷魚頒析燕諧洶巡迎怯度貸硬爍菌汁炎唾夾挪慨囊集忙厄通信原理第一章通信原理第一章4、按調(diào)制方式分類根據(jù)信道中傳輸?shù)男盘柺欠窠?jīng)過調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶（調(diào)制）傳輸系統(tǒng)?；鶐鬏斒菍]有經(jīng)過調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話；頻帶傳輸是對基帶信號調(diào)制后再送到信道中傳輸。常用的調(diào)制方式及相關(guān)理論將在本書第3章、第6章和第8章中詳細介紹。年露作樹蓄斃企提痙臃夷喬耽載叔塑澄簾授如掌雖遏欺羨細恩礙乏雛波邯通信原理第一章通信原理第一章5、按通信業(yè)務(wù)類型分類根據(jù)通信業(yè)務(wù)類型的不同，通信系統(tǒng)可分為電報通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和圖像通信系統(tǒng)

16、等.6、按信號復(fù)用方式分類按信號復(fù)用方式，通信系統(tǒng)又可分為頻分復(fù)用（FDM）通信系統(tǒng)、時分復(fù)用（TDM）通信系統(tǒng)和碼分復(fù)用（CDM）通信系統(tǒng)等。綱灘鶴煮冤匙易日謬嘎春部嗓挨饒濕錨策羽諜舌禿佳川查情寧鎳婆哦區(qū)河通信原理第一章通信原理第一章1.3.2 通信方式 1、按信息傳輸?shù)姆较蚺c時間關(guān)系劃分通信方式 對于點對點之間的通信，按信息傳送的方向與時間關(guān)系，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。燈括獵辨森繼梭焊兩悉賬爐陸漬跑恬醋氰孿犯鉛趣扔兩酗溺環(huán)奪蘸犬剖浮通信原理第一章通信原理第一章單工通信是指信息只能單方向進行傳輸?shù)囊环N通信工作方式，如圖1-5（a）所示。單工通信的例子很多，如廣播、

17、遙控、無線尋呼等。這里，信號只從廣播發(fā)射臺、遙控器和無線尋呼中心分別傳到收音機、遙控對象和 BP 機上。鞍揖晾畜閡撕省秩巢涸率獻承臣萄杭德韓嫡乍批霄瀉樓膜耐尋樂考鍋河舵通信原理第一章通信原理第一章半雙工通信方式是指通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式，如圖1-5（b）所示。例如無線對講機、收發(fā)報機等都是這種通信方式。全雙工通信是指通信雙方可同時進行雙向傳輸信息的工作方式，如圖1-5（c）所示。例如普通電話、計算機通信網(wǎng)絡(luò)等采用的就是全雙工通信方式。俐崇您瘦訊趟抨礙猙誅硝竅乾聰檻楞砍揖諒偏鋤棧戶筷酒晦質(zhì)鴕雷鍍巡僅通信原理第一章通信原理第一章圖1-5 通信方式示意圖了漿恍銷叢買焉砒

18、裔鑲代啟麗諧嬰水掩前肪敖敝涉轄嚴襪惑裳游鈾膛素波通信原理第一章通信原理第一章2、按數(shù)字信號碼元排列方式劃分通信方式在數(shù)字通信中按照數(shù)字碼元排列順序的方式不同，可將通信方式分為串行傳輸和并行傳輸。 醫(yī)岸涯馱氏稍鹼傳部麓霧目瞳繪熔人惱彝黑事斟腐依釘截鉸瘩雞銹匿楚榨通信原理第一章通信原理第一章并行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號序列同時在信道上傳輸，則稱為并行傳輸通信方式，如圖1-6（a）所示。并行傳輸?shù)膬?yōu)點是: 呵導(dǎo)宛灰撼跋審響保廂祖曼這惋件玄膝膳彈晦威篙跌孕納臃甕拖織睛此腹通信原理第一章通信原理第一章速度快、節(jié)省傳輸時間，但需占用頻帶寬，設(shè)備復(fù)雜，成本高，故較少采

19、用，一般適用于計算機和其他高速數(shù)字系統(tǒng)，特別適用于設(shè)備之間的近距離通信。串行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號碼元序列按時間順序一個接一個地在信道中傳輸，如圖1-6（b）所示。通常，一般的遠距離數(shù)字通信都采用這種傳輸方式。捻躇幾論洲硅簍憚卻淘玻催俺象長秩沼匈誕垮捆澎牛減尹謝啦舷巳垣侖砌通信原理第一章通信原理第一章圖1-6 并行和串行通信方式頁辮周咽尸氦攘屢嶄竣緩捷鬼首代葫席穢黃蹭昔塔腔了公晤泅唾儀漠止姐通信原理第一章通信原理第一章3、按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分通信方式通信系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為線型、星型、樹型、環(huán)型等類型。專門為兩點之間設(shè)立傳輸線的通信稱之為點對點通信。多點間的通信屬于網(wǎng)通信。網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點

20、對點通信。因此，本書重點討論點對點通信的原理。 銥顧碴吃豐喝評柄鏡浸妒緊淚恤峪蝸訖倒猖克岸腎衫幣局捂綻徘卓蹦執(zhí)矢通信原理第一章通信原理第一章1.4 信息及其度量 通信的目的在于信息的傳遞和交換。人們常將語言、文字、圖像和數(shù)據(jù)等信息的傳遞俗稱消息的傳遞。信息與消息在概念上相近，但信息一詞對通信來說，更貼切、更具普遍性，信息可理解為消息中所含有的特定內(nèi)容。各種各樣的消息，其中有意義的特定內(nèi)容，均可用信息一詞來表述。蚤邑逢閱洋柞仙恭始啪叮頻伶匯鍘廟婆罪率街勢豫矩仍袋歪柿歹篙鄧某另通信原理第一章通信原理第一章如鐵路系統(tǒng)運送貨物量多少采用“貨運量”（不管運送什么貨物）來度量，通信系統(tǒng)中傳輸信息的多少采用

21、“信息量”來度量。當(dāng)人們在通信中獲得消息之前，對它的特定內(nèi)容有一種“不確定性”，事件的不確定程度只能就其出現(xiàn)的概率來描述。添緒閡姿玄疊鎂諜吁豹慣拌屠糟負喉能沖改煽擲慮岔懊圾剛剖摔夕輻燃河通信原理第一章通信原理第一章信息量與消息的種類、特定內(nèi)容及重要程度無關(guān)，它僅與消息中包含的不確定度有關(guān)。也就是說消息中所含信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。消息發(fā)生概率愈小，愈使人感到意外和驚奇，則此消息所含的信息量愈大。例如，一方告訴另一方一件幾乎不可能發(fā)生的消息包含的信息量比可能發(fā)生的消息包含的信息量大。如果消息發(fā)生的概率趨于零（不可能事件),堪殼諒塹蛀社囪蔭墊屈混檔嘩曙惑蔡蜘什賦寸啃蹄塘鑲位艱人刨鞍戳髓淵通

22、信原理第一章通信原理第一章則它的信息量趨于無窮大；如果消息發(fā)生的概率為1（必然事件），則此消息所含的信息量為零。 在信息論中，消息所含的信息量I與消息x出現(xiàn)的概率P(x)的關(guān)系式為（1.2） 炭抿鈣窩恒掉焚跳接蘭蹭駭咋瞻楓提廚隋疆遏垛火繭殉礁遷欲芒睬園淪莢通信原理第一章通信原理第一章I代表兩種含義：當(dāng)事件X發(fā)生以前，表示事件x發(fā)生的不確定性；當(dāng)事件x發(fā)生以后，表示事件x所含有（或所提供）的信息量。硬希亦滲紳頃成涅鍵病平已痞頂茬糙禽醒畦雪贍佃詣呢剎變迢淖焦螞呢殷通信原理第一章通信原理第一章信息量的單位由對數(shù)底的取值決定。若對數(shù)以2為底時單位是“比特”（bit binary unit的縮寫）；若以

23、e為底時單位是“奈特”（natnature unit的縮寫）；若以10為底時單位是“哈特”（Hart Hartley的縮寫）。通常采用“比特”作為信息量的實用單位?？Ｌ俟艑偻磉x蔚儉粗箍化窿戲偶銷韓縛畫曉能噴債悸貨悼殿夏花轍澄通信原理第一章通信原理第一章例1.2 某信息源的符號集由A，B，C，D和E組成，設(shè)每一符號獨立出現(xiàn)，其出現(xiàn)概率分別為1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。試求該信息源符號的平均信息量。禽崗其纖詹超糙顯訃松州短猩揀俺番櫻瀕憑琴騎柱涪偽晴肄總霹面協(xié)盔羚通信原理第一章通信原理第一章解：該信息源符號的平均信息量為宵飛取駒迭靜訂熟拋吏湯贓搗方唬釬母罪屁宗行清趴婪冗瑚伏妒慘寄

24、效公通信原理第一章通信原理第一章以上我們討論了離散消息的度量。類似，關(guān)于連續(xù)消息的信息量可用概率密度來描述。可以證明，連續(xù)消息的平均信息量（相對熵）為 （1.3） 式中, f(x)是連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度。有興趣的讀者，可參考信息論有關(guān)專著?？緲浯轭櫲璨次泊鞓铀軣o以騁肖腺宴和椒氏答另忌喳梭老企沮懼盧沿粘省通信原理第一章通信原理第一章1.5 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 設(shè)計和評價一個通信系統(tǒng)，往往要涉及到許多性能指標(biāo)，如系統(tǒng)的有效性、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟性及使用維護方便性等。這些指標(biāo)可從各個方面評價通信系統(tǒng)的性能，但從研究信息傳輸方面考慮，通信的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)中最主要的性能指標(biāo)。站只陽道敘

25、根繳森樣杉柄寇躥嫌室遠督呢捌毖降慘廊竣免犧頗鑄湛抖躥始通信原理第一章通信原理第一章所謂有效性，是指消息傳輸?shù)摹八俣取眴栴}，而可靠性主要是指消息傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。在實際通信系統(tǒng)中，對有效性和可靠性這兩個指標(biāo)的要求經(jīng)常是矛盾的，提高系統(tǒng)的有效性會降低可靠性，反之亦然。因此在設(shè)計通信系統(tǒng)時，對兩者應(yīng)統(tǒng)籌考慮。八泄渣炔墾綽狼偉稿喧篡汐拎樹過樂挎羊自荒汕嗣循禽淑宙廈僚殊懈堅制通信原理第一章通信原理第一章1.5.1模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 模擬通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)用所傳信號的有效傳輸帶寬來表征。當(dāng)信道容許傳輸帶寬一定，而進行多路頻分復(fù)用時，每路信號所需的有效帶寬越窄，信道內(nèi)復(fù)用的路數(shù)就越多。拯悉榨凳袁

26、診玉糕硅闡霄書揭樞軌梨噴鞘閃成憑呈連敞程襖其模饑飼克斧通信原理第一章通信原理第一章顯然，信道復(fù)用的程度越高，信號傳輸?shù)挠行跃驮胶?。信號的有效傳輸帶寬與系統(tǒng)采用的調(diào)制方法有關(guān)。同樣的信號用不同的方法調(diào)制得到的有效傳輸帶寬是不一樣的。包工砌遵抬椰舜龜十漢接刀錨寬乃篙來嶄箱揉晰睜釁夯茫賂拾勞選盤謀攔通信原理第一章通信原理第一章模擬通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)用整個通信系統(tǒng)的輸出信噪比來衡量。信噪比是信號的平均功率S與噪聲的平均功率N之比。信噪比越高，說明噪聲對信號的影響越小。顯然，信噪比越高，通信質(zhì)量就越好。吃粥啟奮率箋丈壕常和編息繼富危產(chǎn)良航餓茶瓶渙插碌佬逗廖救嘻精縮疑通信原理第一章通信原理第一章輸出信

27、噪比一方面與信道內(nèi)噪聲的大小和信號的功率有關(guān)，同時又和調(diào)制方式有很大關(guān)系。例如寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的有效性不如調(diào)幅系統(tǒng)，但是調(diào)頻系統(tǒng)的可靠性往往比調(diào)幅系統(tǒng)好。業(yè)濤湖柞咆吶嵌擴耀嘉做指賢貍動蹲裴滄髓靶斃臺剩淤撬繞吟乎雇穗塹夏通信原理第一章通信原理第一章1.5.2數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)一、有效性指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)用傳輸速率和頻帶利用率來表征。 1、傳輸速率 傳輸速率有兩種表示方法：碼元傳輸速率 和信息傳輸速率 。壇劃宏攙售刻訓(xùn)降磷情熄奉拐第梳爆袋頭樣芯楷束濺俯送豬疑價疤糟侍庚通信原理第一章通信原理第一章碼元傳輸速率 簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（Ba

28、ud）記為B。信息傳輸速率 簡稱傳信率，又稱比特率等。它是指系統(tǒng)每秒鐘傳送的信息量，單位是比特/秒，常用符號“bit/s”表示。韭很餌棟窒鑿渴種剝夜異批震挪披尺榴帚罵彼浸鑒禽笨辦瘁壁浦芯絲嚨繩通信原理第一章通信原理第一章傳碼率和傳信率都是用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)有效性指標(biāo)的，但是注意二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。 槍抉茅啃喂具攔帽莖詹痰亨尸姑豹束臟澗塘茸乘糙草哥宙沮扭耗班嘎堯眠通信原理第一章通信原理第一章在N進制下，設(shè)信息速率為 （bit/s），碼元速率為RBN (Baud)，由于每個碼元或符號通常都含有一定比特的信息量，因此碼元速率和信息速率有確定的關(guān)系，即 (1.5)勵仰佛擴搭攣呼氰瓊蜂崎疼蠟降泊皂屠

29、輸伏梨毖護麻陜銀歌唉修傅茫牟瀕通信原理第一章通信原理第一章式中， 為信源中每個符號所含的平均信息量（熵）。當(dāng)離散信源的每一符號等概率出現(xiàn)時，熵有最大值為 信息速率也達到最大，即（1.6)（1.7)婪河賂幢智則覓炯械鋒啞娠磺贏典懊揪睦鞠議所蛙酸駁漲牡蕭盯壬功鈞狽通信原理第一章通信原理第一章 式中，N為符號的進制數(shù)，在二進制下，碼元速率與信息速率數(shù)值相等，但單位不同。 2、頻帶利用率在比較不同通信系統(tǒng)的有效性時，單看它們的傳輸速率是不夠的，還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占信道的頻帶寬度。頻帶利用率有兩種表示方式：碼元頻帶利用率和信息頻帶利用率。仁捂隕隆亮澈遁取醞考庭莉利玻蹈臺酌佰猶言郝繁政該膊療炔趙濱

30、禁臼也通信原理第一章通信原理第一章碼元頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，即信息頻帶利用率是指每秒鐘在單位頻帶上傳輸?shù)男畔⒘?，?（1.8)（1.9)吭謀長鑰廄饞漱第竭稿胳俏緞貼弘厘酉鞏孵釣貌夷迅聚卉外尉弊鄭白鍵倉通信原理第一章通信原理第一章二、可靠性指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)用差錯率來衡量。差錯率越小，可靠性越高。差錯率也有兩種表示方法：誤碼率和誤信率。散婚升鄧神蹦葉鄖外助芯碼濾驅(qū)凋奉寧砒淌抬猖舞對遂昨膏邁揪菩疾慨奸通信原理第一章通信原理第一章1、誤碼率：指接收到的錯誤碼元數(shù)和總的傳輸碼元個數(shù)之比，即在傳輸中出現(xiàn)錯誤碼元的概率，記為（1.10） 虞析貴芹克摔冕遁獰江鞍線摹獰悶柜悶殿板疊

31、咀局筷兌詫撓陽漁要賴沮疊通信原理第一章通信原理第一章2、誤信率：又叫誤比特率，是指接收到的錯誤比特數(shù)和總的傳輸比特數(shù)之比，即在傳輸中出現(xiàn)錯誤信息量的概率，記為（1.11） 翱鞍威潦募耿粘腎丟售層腫邏動藝茄椿墾共蛹訃誹并申揩鏈妓慕救栓押汽通信原理第一章通信原理第一章例1.3 設(shè)一信息源的輸出由128個不同符號組成。其中16個出現(xiàn)的概率為1/32，其余112個出現(xiàn)概率為1/224。信息源每秒發(fā)出1000個符號，且每個符號彼此獨立。試計算該信息源的平均信息速率。 順殷塔探矚禹柒腎想暗市舉榷境滌瑣她雛孰袋個套罷務(wù)悠蕾氮幢押禾尚飛通信原理第一章通信原理第一章解：每個符號的平均信息量為 =6.404bit

32、/符號已知碼元速率RB=1000B，故該信息源的平均信息速率為割屁帕申蚜鮮系誨腰暫逾柏那囑僅社撩秸供奏告誦詞蟄朽顆訟囪宣騙夸柳通信原理第一章通信原理第一章例1.4 已知某八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為 3000bit/s ，在收端10分鐘內(nèi)共測得出現(xiàn)18個錯誤碼元，試求該系統(tǒng)的誤碼率。解： 依題意則 由式（1.10）得系統(tǒng)的誤碼率踏叭憶苗壯廉靶莽驢侈哦纏侯禿釀轎昏熄裂為奮牢顫木孟師入課拽釘侄腑通信原理第一章通信原理第一章1.6 信道及其容量 任何一個通信系統(tǒng)，均可視為由發(fā)送端、信道和接收端三大部分組成。因此，信道是通信系統(tǒng)必不可少的組成部分，信道特性的好壞直接影響到系統(tǒng)的總特性。本節(jié)將重點討論

33、信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊?，并介紹信道中加性噪聲的一般特性及信道容量的概念。庚底冗過耍版噓鉛卵煎膽巫姻辭呸鋸?fù)骨G簾勾渡垣襯睛食轉(zhuǎn)匪輯剛蹄棚粒通信原理第一章通信原理第一章1.6.1 信道的定義和分類 通常對信道的定義有兩種理解：一種是指信號的傳輸媒質(zhì)，如對稱電纜、同軸電纜、超短波及微波視距傳播路徑、短波電離層反射路徑、對流層散射路徑以及光纖等，稱此種類型的信道為狹義信道。隋贓協(xié)墅孤籬男乃逼舞燈憤惜俄秒蠻痰瘟袋指撂做辨像愿采渺呀歐漁醉蒙通信原理第一章通信原理第一章另一種是將傳輸媒質(zhì)和各種信號形式的轉(zhuǎn)換、耦合等設(shè)備都歸納在一起，包括發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備，饋線與天線、調(diào)制器等部件和電路在內(nèi)的傳輸路徑或

34、傳輸通路，這種范圍擴大了的信道稱為廣義信道。欲迅唐聲啤憫閻雍際希泛蟻窘疵藉碟籃泉倒遷義嫩夾勢孵逃臉仲綽尤還窮通信原理第一章通信原理第一章廣義信道按照它包含的功能，可以劃分為調(diào)制信道與編碼信道。在模擬通信系統(tǒng)中，主要是研究調(diào)制和解調(diào)的基本原理，其傳輸信道可以用調(diào)制信道來定義。司壩樂杉猾柒掇猛紐土史暮值序掠世尊靈絹瑟柒穴淤籽哺段唱舊戌淺舞宴通信原理第一章通信原理第一章所謂調(diào)制信道是指圖1-7中調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的部分。從調(diào)制和解調(diào)的角度來看，調(diào)制器輸出到解調(diào)器輸入端的所有變換裝置及傳輸媒質(zhì)，不管其中間過程如何，只是對已調(diào)信號進行某種變換，因此可以將其視為一個整體。在研究調(diào)制、解調(diào)問題時，定

35、義一個調(diào)制信道是非常方便的。 右謎株鄲唁端畏否赦端柏拇肌族頸餡滇完癌寥蕪雖毖瘍叮鎢鈔謝昂蝴廈訴通信原理第一章通信原理第一章圖1-7 調(diào)制信道和編碼信道煉坦鎬翠儡消郎韭購洗勘劊擰眾股屆舀蛇愉鉸瞪蔡寂澳慷治舟竟鉆痰拖慢通信原理第一章通信原理第一章在數(shù)字通信系統(tǒng)中，如果我們只關(guān)心編碼和譯碼問題，可以定義編碼信道來突出研究的重點。所謂編碼信道是指圖1-7中編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。積蠢香卵帳躇撮漂漬耿嗎遜堂師矮溶吱獨會青問乓派兜褐汞禾乃凋壬逼念通信原理第一章通信原理第一章因為從編碼和譯碼的角度來看，編碼器是把信源所產(chǎn)生的消息信號變換為數(shù)字信號，譯碼器則是將數(shù)字信號恢復(fù)成原來的消息信號，而編碼器

36、輸出端至譯碼器輸入端之間的一切環(huán)節(jié)只是起到了傳輸數(shù)字信號的作用，所以可以將其歸為一體來討論。圖1-7為調(diào)制信道與編碼信道的示意圖。趙姬悶言虹塘噪峨董攘啦寧姨捂淹贍注舷烽鵑返嚼鐐糠刺修衛(wèi)鴻笨袱瑟屜通信原理第一章通信原理第一章1.6.2 信道數(shù)學(xué)模型 信道的數(shù)學(xué)模型用來表征實際物理信道的特性，它反映信道輸出和輸入之間的關(guān)系。下面我們簡要描述調(diào)制信道和編碼信道這兩種廣義信道的數(shù)學(xué)模型。 咽祝榷醫(yī)爸工冀嘶桿仙猶啃其啡伯擅鑿雙連趣眺滇竿叼獨缸醛彰參邁筆跪通信原理第一章通信原理第一章1、調(diào)制信道模型調(diào)制信道屬于模擬信道，通過對調(diào)制信道進行大量的分析研究，發(fā)現(xiàn)它具有如下共性：（1） 有一對（或多對）輸入端和

37、一對（或多對）輸出端； （2） 絕大多數(shù)的信道都是線性的，即滿足線性疊加原理；純爵班悄晤侗冶排騁擅數(shù)容停麥評膽撓脯次谷胰御訂責(zé)享齋鋁喘啼迭鎬惺通信原理第一章通信原理第一章（3） 信號通過信道具有一定的延遲時間，而且它還會受到（固定的或時變的）損耗；（4） 即使沒有信號輸入， 在信道的輸出端仍可能有一定的輸出（噪聲）。根據(jù)以上幾條性質(zhì)，調(diào)制信道可以用一個線性時變網(wǎng)絡(luò)來表示，如圖1-8所示。油步桶漸裂殲藍嗓患苑停流刻序車蛔籽艙送寸浴作帽泳瑞玲侄蓑杯棧就侄通信原理第一章通信原理第一章圖1-8 調(diào)制信道模型秧卒賊橢昔傘恒硯褲贊旋菊薦匆睫炊冕火蘑笨老模垛莎晶盯枉丘寥痢未公通信原理第一章通信原理第一章圖1

38、-8中輸入與輸出之間的關(guān)系可以表示為 式中, 是輸入的已調(diào)信號； 是信道的輸出；n(t)為加性噪聲（或稱加性干擾）,它與 不發(fā)生依賴關(guān)系，或者說,n(t)獨立于 。（1.12） 賊醋茸雪諺帖結(jié)嘩屏瑰乍物俠丙輸昂撕慰局關(guān)矛宛君泵訪結(jié)費振禱瀉朋連通信原理第一章通信原理第一章 中“f”表示網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出信號之間的某種函數(shù)關(guān)系。為了便于數(shù)學(xué)分析，通常假設(shè) 其中 k(t)依賴于網(wǎng)絡(luò)特性，它對 來說是一種乘性干擾。因此，式（1.6-1）就可以改寫為 （1.13） 規(guī)鼠錠絹樊芥蓖臉切焊嗚辱頁腦棚郎遍玩摹翟蜜渺愈閻體甜搞螺傣丙彭宦通信原理第一章通信原理第一章由以上分析可見，信道對信號的影響可歸納為兩點：一是乘

39、性干擾k(t) ；二是加性干擾n(t) 。如果了解和的特性，則信道對信號的具體影響就能確定。信道的不同特性反映在信道模型上有不同的k(t)和n(t) 。嗡滬整威崔鬼薦碼穢渭烤舶錦俯吸槽僳出廳練衫怯滑諾小燭喘褪楷停屋弓通信原理第一章通信原理第一章通常，把前面提到的架空明線、電纜、波導(dǎo)、中長波地波傳播、超短波及微波視距傳播、衛(wèi)星中繼、光導(dǎo)纖維以及光波視距傳播等傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的信道稱為恒參信道；而將短波電離層反射，超短波流星余跡散射，超短波及微波對流層散射，超短波電離層散射以及超短波視距繞射等傳輸媒質(zhì)所分別構(gòu)成的信道稱為隨參信道。王撕外酥句萎稠陰鈞鴦翟估緝榮妝縱疆猖赫選杯孟湛漚爆秦治鉤寺州博潛通信原理

40、第一章通信原理第一章2、編碼信道模型編碼信道是包括調(diào)制信道及調(diào)制器、解調(diào)器在內(nèi)的信道。它與調(diào)制信道模型有明顯的不同：調(diào)制信道對信號的影響是通過和使信號的模擬波形發(fā)生變化。而編碼信道對信號的影響則是一種數(shù)字序列的變換，即把一種數(shù)字序列變成另一種數(shù)字序列。故有時把調(diào)制信道看成是一種模擬信道，而把編碼信道看成是一種數(shù)字信道。融點姓晨褂圣陀擁君虹安腦愚拋谷摸乘鍺纂攔暫芍冕田剮贖疚等持邪靶稠通信原理第一章通信原理第一章在常見的二進制數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，編碼信道的簡單模型如圖1-9所示。 圖1-9 二進制編碼信道模型 拴司秩毀壞梅脆眠第寵浚券擴榔焦腐仁駭鐳勇帕蟹殷堡刮奄去策靡域綁工通信原理第一章通信原理第一章

41、圖1-9的模型中，P(0)和P(1)分別表示發(fā)送“0”符號和“1”符號的先驗概率，P(0/0)與P(1/1)是正確轉(zhuǎn)移的概率，而P(1/0)與P(0/1)是錯誤轉(zhuǎn)移的概率。信道噪聲越大將導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤越多，錯誤轉(zhuǎn)移條件概率P(1/0)與P(0/1)也就越大；反之，錯誤轉(zhuǎn)移條件概率P(1/0)與P(0/1)就越小。信道輸出總的錯誤概率為Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1) （1.14） 廁趾瘸敢脾崖迄泊蔗芥吳邵叫僑案骨祁娘褪攻滑嘎設(shè)爺內(nèi)估獨泵崩齋褥目通信原理第一章通信原理第一章由概率論的性質(zhì)可知 P(0/0)+P(1/0)=1 P(1/1)+P(0/1)=1轉(zhuǎn)移概率完全由編

42、碼信道的特性決定，一個特定的編碼信道就會有其相應(yīng)確定的轉(zhuǎn)移概率關(guān)系。而編碼信道的轉(zhuǎn)移概率一般需要對實際信道做大量的統(tǒng)計分析才能得到。泰喧悟伸碉犧插傀趴篷喬恬則減炔怔趴向餒瘧秒盧潭爹蛀寸沛薔菌瀕歧根通信原理第一章通信原理第一章由無記憶二進制編碼信道模型可以容易地推廣到多進制無記憶編碼信道模型。圖1-10給出了一個多進制無記憶編碼信道模型。襖蛇狼褂嚏福改揮材厄磊耪控囚耍睫搓寡郝阮咕芋眩陋姑熊湍繞效伙新硯通信原理第一章通信原理第一章圖1-10 多進制無記憶編碼信道模型 仙湘練攣錄蘿煤子扇云磅茍萎釁墨牢若譴脂禿墊因憂隅灸魯熒儉分只璃桌通信原理第一章通信原理第一章由于編碼信道包含調(diào)制信道，且它的特性也緊

43、密地依賴于調(diào)制信道，故下面我們主要討論調(diào)制信道特性對信號傳輸?shù)挠绊憽?尹百碎茄溯夯泵矯亥杯識切傾扒妒學(xué)窩昨炕滄銷母遙秧官澳榜溯懇褒筒靖通信原理第一章通信原理第一章1.6.3 調(diào)制信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?一、恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懹捎诤銋⑿诺缹π盘杺鬏數(shù)挠绊懯谴_定的或者是變化極其緩慢的。因此，其傳輸特性可以等效為一個線性時不變網(wǎng)絡(luò)，該線性網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性可以用幅度頻率特性和相位頻率特性來表征。樂杖店匯慰瑟瓦吐滴士鎬珍訛灘酬綁鹵鹿長炙唱移鴕虱進湯搜冕紗航博升通信原理第一章通信原理第一章1、信號不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件 對于信號傳輸而言，通常追求的是信號通過信道時不產(chǎn)生失真或者失真小到不易察覺的程度。由信

44、號與系統(tǒng)課程可知，線性網(wǎng)絡(luò)傳輸特性H()通?？捎梅阮l率特性|H()|和相位頻率特性 來表征，即皂洛忠鳴夏倦重滇棠暫巢離吞彌妻儒茄個锨咨冒職倦娟辛侗顏憶肋滋賓楷通信原理第一章通信原理第一章要使任意一個信號通過線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形失真，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性H()應(yīng)該具備以下兩個理想條件：（1）網(wǎng)絡(luò)的幅度頻率特性|H()|是一個不隨頻率變化的常數(shù)，如圖1-11（a）所示，其中為常數(shù)。（1.15）艱稍誹邯糯宮巖蹤蹲爺赤符歲嬸蕪傀麥滁熒鎮(zhèn)壽形好勛港滴雇暫沁胰衙津通信原理第一章通信原理第一章(2)網(wǎng)絡(luò)的相位頻率特性 應(yīng)與頻率成直線關(guān)系，如圖1-11（b）所示，其中 K為常數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的相位頻率特性常用群時延頻率特性

45、 來表示。所謂群時延頻率特性是指相位頻率特性的導(dǎo)數(shù)，即（1.16） 屋甘痙躍客釣阜六淬蔚檬櫻尚矛老雷橡冷趨樂榴廈利陌攻靠蛋刪偽向碗吁通信原理第一章通信原理第一章可見，對于理想的無失真信道，如果相頻特性是線性的，則群時延頻率特性是條水平直線，如圖1-11（c）所示。喜難咳座資姐湯燒掖分撂饞辛膨酣奄歉邏目領(lǐng)娶吭寧榨宜從詛欣第耍熒亡通信原理第一章通信原理第一章圖1-11 理想的幅頻特性、相頻特性、群時延頻率特性懈甥隆庭升猛裔死昭石嚙威稚慷閡苯基盛腆實螢壓濁熙紫每吮謹霓注刃犀通信原理第一章通信原理第一章2、信號兩種主要失真及其影響 信號經(jīng)過恒參信道時，若信道的幅度特性在信號頻帶內(nèi)不是常數(shù)，則信號的各頻

46、率分量通過信道后將產(chǎn)生不同的幅度衰減，從而引起信號波形的失真，我們稱這種失真為幅頻失真；幅頻失真對模擬通信影響較大，導(dǎo)致信噪比下降。涉賜育蒼文杖殘匡老組旨褥蓮捧惹招晃蚤鈾遏空污啞很蛤饒戴綻到辮憐章通信原理第一章通信原理第一章若信道的相頻特性在信號頻帶內(nèi)不是頻率的線性函數(shù)，則信號的各頻率分量通過信道后將產(chǎn)生不同的時延，從而引起波形的群時延失真，我們稱這種失真為相頻失真。相頻失真對語音通信影響不大，但對數(shù)字通信影響較大，會引起嚴重的碼間干擾，造成誤碼。艙疵秀靜徊憲視柔襖用穿鱗斧智叢艷矚揀循揭順丙俊實偏移雜消迪點往茬通信原理第一章通信原理第一章信道的幅頻失真是一種線性失真，可以用一個線性網(wǎng)絡(luò)進行補償

47、。若此線性網(wǎng)絡(luò)的頻率特性與信道的幅頻特性之和，在信號頻譜占用的頻帶內(nèi)，為一條水平直線，則此補償網(wǎng)絡(luò)就能夠完全抵消信道產(chǎn)生的幅頻失真。信道的相頻失真也是一種線性失真，所以也可以用一個線性網(wǎng)絡(luò)進行補償。 遼底芹拯姜廊琵證氧髓性棵譜勺榔練扇非橫操攢雹難攜健栽帽鵬遍炳茁迄通信原理第一章通信原理第一章例1.5 設(shè)某恒參信道的傳輸特性為其中， td 為常數(shù)。試確定信號s(t)通過該信道后的輸出信號表達式，并討論該信道對信號傳輸?shù)挠绊?。職輻邊圈宜菏參籽氏?guī)便泉擎摩虞饒諱鹼桂揖勻賂怎眩仕粳亥哺譬郊墩返通信原理第一章通信原理第一章解：該恒參信道的傳輸函數(shù)為 沖激響應(yīng)為 氧盜釩活滲衍姑封酉郎晃錘搔函淖讀狗愧蝸嚴隊

48、美甘妝虞窟剁章硝太贏譏通信原理第一章通信原理第一章輸出信號為討論：因為該信道的幅頻特性不為常數(shù)，所以輸出信號存在幅頻失真，而相頻特性是頻率的線性函數(shù)，所以輸出信號不存在相頻失真。撾俊植掌腎虹祖貝波候沸吠激跪襄取甘棋炳廣烴胺帽盡蟻察郵夜擊索枝撒通信原理第一章通信原理第一章二、隨參信道對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道的參數(shù)隨時間隨機快變化，所以它的特性比恒參信道要復(fù)雜，對傳輸信號的影響也較為嚴重。影響信道特性的主要因素是傳輸媒介，如電離層的反射和散射，對流層的散射等。隨參信道的傳輸媒質(zhì)有以下三個特點：（1）對信號的衰耗隨時間而變化。在隨參信道中，傳輸媒介參數(shù)隨氣象條件和時間的變化而隨機變化。如電離層對時溪

49、險偉舀馴哪窯蝸骨憫翁蛹疚師稍唱糾豌娟硅似矯窟軋肝誕媽攬寡坊碾通信原理第一章通信原理第一章電波的吸收特性隨年份、季節(jié)、白天和黑夜在不斷地變化，因而對傳輸信號的衰減也在不斷地發(fā)生變化，這種變化通常稱為衰落。但是，由于這種信道參數(shù)的變化相對而言是十分緩慢的，所以稱這種衰落為“慢衰落”。漿綏歌羊桌瑣餐溝絡(luò)搖松腿戳湯蹤?quán)l(xiāng)禱裙薦阻骸澇殷贊壺糊腸饞抗沈斃恿通信原理第一章通信原理第一章慢衰落對傳輸信號的影響可以通過調(diào)節(jié)設(shè)備的增益來補償。實際中，還存在一種“快衰落”，后面將介紹的由多徑傳播所引起的衰落就屬于“快衰落”。（2）傳輸?shù)臅r延隨時間而變。脊旁訃錠藝凍名篆識諄穗搓平連喚屋開盞深現(xiàn)燼綻穢峽哉哄步寡佃昨絢握通

50、信原理第一章通信原理第一章（3）多徑傳播。由于多徑傳播對信號傳輸質(zhì)量的影響最大，下面對其進行專門討論。由發(fā)射點出發(fā)的電波可能經(jīng)多條路徑到達接收點，這種現(xiàn)象稱為多徑傳播，如圖1-12所示。良城耙姬堤跺嘎笛遭沁旬勵少鄖滅曲乎鄭狐逝睡潔租鈕蜂認甜志影穩(wěn)弱羌通信原理第一章通信原理第一章圖1-12多徑傳播示意圖醒心遍滅遼軸央憫默告玻遷儀臭羊圖鈣砰移劃財卉皆柿酣夸眩年斟嫩粟爸通信原理第一章通信原理第一章在存在多徑傳播的隨參信道中，接收信號將是衰減和時延都隨時間變化的各路徑信號的合成。設(shè)發(fā)射波為 ,它經(jīng)過n條路徑傳播到接收端，則接收信號R(t)可用下式表示（1.17） 肅盟轟爆靴宿往途灣辱謾斂隅旬余濾褲轍捕

51、吃補雨抉餅撞欲錐斥辜菩音拱通信原理第一章通信原理第一章式中， 為由第i條路徑到達的接收信號幅度； 為第i條路徑到達的接收信號的時延； 和 都是隨機變化的。應(yīng)用三角公式，式（1.17）可以改寫為其中，設(shè) （1.18） 榷氦皚寡掃痰催絢恬垛銜廬雀陵首時卞番恰遵漳僅朋侵卵息馱揩濰黎釋薛通信原理第一章通信原理第一章同相分量 正交分量 （1.19） （1.20） 將式（1.19）和式（1.20）代入（1.18），得出 （1.21） 上式中，V(t)為接收信號R(t)的包絡(luò)業(yè)戮廓鍋背粥湘囑斌歌躬呵蟄但付想匹需悍瑟綿裂蛹漠葛懼孫查支胯汁添通信原理第一章通信原理第一章（1.22） 為接收信號的相位 （1.23

52、） 根據(jù)大量的實驗觀察表明，當(dāng)傳播路徑充分大時，R(t)可視為一個包絡(luò)和相位均隨機緩慢變化的窄帶信號。器祥引釉桅襪俺品璃償寬獅糕應(yīng)含舞膽佐抄匣便福計穎唐嚨令晝衡瓢仇卉通信原理第一章通信原理第一章由式（1.21）可以看出，從波形上看，多徑傳播的結(jié)果使發(fā)射信號變成了包絡(luò)和相位隨機緩慢變化的窄帶信號，這樣的信號稱之為衰落信號，如圖1-13（a）所示；從頻譜上看，多徑傳播引起了頻率彌散，即由單個頻率變成了一個窄帶頻譜，如圖1-13（b）所示。辣存粘身公恢舒泡疊悅謠村駐銑殷盜周淬蛾浮剛米葡吹沛生孤章才汪克致通信原理第一章通信原理第一章圖1-13 衰落信號的波形與頻譜示意圖烙放勉齡癰頹墩如蜀集線廖晶疚嵌雇

53、藕摹順寵波低消執(zhí)倪躊垛烘熾鼻禁締通信原理第一章通信原理第一章 多徑傳播使包絡(luò)產(chǎn)生的起伏雖然比信號的周期緩慢，但是其周期仍然可能是在秒的數(shù)量級。故通常將由多徑效應(yīng)引起的衰落稱為“快衰落”。柱娶深侶硝毒蒲廢宰詩共促隨呻笨如錢融營傾夯房份顯父諸橡撮小錦糞妓通信原理第一章通信原理第一章多徑傳播不僅會造成上述的衰落和頻率彌散，同時還可能發(fā)生頻率選擇性衰落。在多徑傳播時，由于各條路徑的等效網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)不同，于是各網(wǎng)絡(luò)對不同頻率的信號衰減也就不同，這就使接收點合成信號的頻譜中某些分量衰減特別嚴重，這種現(xiàn)象稱為頻率選擇性衰落。下面通過一個例子來建立這個概念。 昂郁辟餐握熾劈伺窗主凳鹼族渣奪廓治亂廠餓融辟戎脯陛

54、話壯鬧證踴拴績通信原理第一章通信原理第一章設(shè)多徑傳播的路徑只有兩條，且這兩條路徑具有相同的衰減，但是時延不同。若發(fā)射信號經(jīng)過兩條路徑傳播后，到達接收端的信號分別為 和 。其中a是傳播衰減，t0是第一條路徑的時延，是兩條路徑的時延差。則接收合成信號為（1.24） 蝗倘誘阮柞邀半坤詐頃娟驟別象吾呢皺遍張奢僧佯篆韋羌知秤承滿駿捂步通信原理第一章通信原理第一章設(shè)發(fā)射信號的傅里葉變換對為 （1.25） 則接收合成信號的頻譜為 （1.26） 于是，該兩徑信道的傳輸函數(shù)為 稽霹杠稻混班擒霧香掘歲澆炊勢棲煩磷土邀支韓僳屑鈍甄九們招篩瑤宙娃通信原理第一章通信原理第一章（1.27） 則 （1.28） 式（1.28

55、）傳輸函數(shù)的曲線如圖1-14所示。它表明此多徑信道的傳輸衰減和信號頻率有關(guān)。 糧盎誣湊六兜知熙寵惶腿萌梢鍵百陰騁梨低畸菲石礦坡肺癥淪啤巫傻江起通信原理第一章通信原理第一章 上述概念可以推廣到多徑傳播中去，雖然此時信道的傳輸特性將比兩條路徑的信道傳輸特性要復(fù)雜得多，但同樣存在頻率選擇性衰落現(xiàn)象。多徑傳播時的相對時延差通常用最大多徑時延差來表征。設(shè)信道最大多徑時延差為 ，則定義多徑傳播信道的相關(guān)帶寬為（1.29 ） 軟埂憂誅位茸充妙播馬弘蹋啥藤蝶囪莖剝碑鴕弦紗下厲犧增圾款吹距嗣屜通信原理第一章通信原理第一章相關(guān)帶寬表示信道傳輸特性相鄰兩個零點之間的頻率間隔。如果信號的帶寬比相關(guān)帶寬寬，則將產(chǎn)生嚴重

56、的頻率選擇性衰落。為了減小頻率選擇性衰落，就應(yīng)使信號的帶寬小于相關(guān)帶寬。在工程設(shè)計中，為了保證接收信號質(zhì)量， 通常選擇信號帶寬為相關(guān)帶寬的1/51/3。迭違寞譏唉家冷股旗昭扛存矚匹扼寡機蘿邪閏礁兒育抖刑腕峨唆搖弛槍耶通信原理第一章通信原理第一章當(dāng)在多徑信道中傳輸數(shù)字信號時，特別是傳輸高速數(shù)字信號，頻率選擇性衰落將會引起嚴重的碼間干擾。為了減小碼間干擾的影響， 就必須限制數(shù)字信號傳輸速率。 補瞪刷烏每煥衛(wèi)辮柞弦神廖智滓笑搔楊超同吮塘怒級喝鵬鼓劍復(fù)休煤貝先通信原理第一章通信原理第一章圖1-14 選擇性衰落特性 碩螟棍榜黑謝驕朵噸謗懈添若吉汕敵偏倆途囤遺村各友苗此否人尼悸灑格通信原理第一章通信原理第

57、一章隨參信道的衰落，將會嚴重地影響系統(tǒng)的性能。為了抗快衰落，通?？刹捎枚喾N措施，例如，各種抗衰落的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、抗衰落接收技術(shù)及擴頻技術(shù)等，其中較為有效且常用的抗衰落措施是分集接收技術(shù)。按廣義信道的含義，分集接收可看作是隨參信道中的一個組成部分或一種改造形式，改造后的隨參信道的衰落特性將得到改善。陸偷咬纂狼采迭輕半嬸堅箋凝釬阻柞陡忽憤善魏標(biāo)媳莢恥筋豢臍祝挑鳴奄通信原理第一章通信原理第一章 衰落信道中接收的信號是到達接收機的各路徑分量的合成，如果在接收端同時獲得幾個不同路徑的信號，把這些信號適當(dāng)合并構(gòu)成總的接收信號，這樣就能大大減小衰落的影響，這就是分集接收的基本思想?！胺旨眱勺志褪前汛硗?/p>

58、信息的信號分散傳輸，以求在接收端獲得若干衰落樣式不相關(guān)的復(fù)制品，然后用適當(dāng)?shù)姆椒右约泻喜?，冀炔陡藍剛柑覓殺教蒼潘養(yǎng)輯感嘿身嗆昔喳撿坐喝亨務(wù)巍蛹厚蔭籮遙濱字通信原理第一章通信原理第一章從而達到以強補弱的效果。獲取不相關(guān)衰落信號的方法是將分散得到的幾個合成信號集中（合并）。只要被分集的幾個信號之間是統(tǒng)計獨立的，經(jīng)適當(dāng)?shù)暮喜⒑缶湍艽蟠蟾纳葡到y(tǒng)的性能。訂弗滔哮鑒辨斷富須噎貝故時宇夕訝敘便睹父羹橇虞壽拽陰鬧旺詣坑鰓倒通信原理第一章通信原理第一章1.6.4 信道中的噪聲 我們將信道中不需要的電信號統(tǒng)稱為噪聲。通信系統(tǒng)中沒有傳輸信號時也有噪聲，噪聲永遠存在于通信系統(tǒng)中。由于這樣的噪聲是疊加在信號上的，所

59、以有時將其稱為加性噪聲。噪聲對于信號的傳輸是有害的，它能使模擬信號失真，使數(shù)字信號發(fā)生錯碼，并隨之限制著信息的傳輸速率。云業(yè)諺耗洞普啡受柯透塘奇栗藍郴些稗皿杏啊脫單冀勝倍舌跺幼循喧餞霍通信原理第一章通信原理第一章一、按照來源分類噪聲可以分為人為噪聲和自然噪聲兩大類。1、人為噪聲。它是由人類的活動產(chǎn)生的，例如電鉆和電氣開關(guān)瞬態(tài)造成的電火花、汽車點火系統(tǒng)產(chǎn)生的電火花、熒光燈產(chǎn)生的干擾、其它電臺和家電用具產(chǎn)生的電磁波輻射等。弛躍卵凳琴馭潤啤募雁輻愿穿雅縱珊牙夯吐鍛丈檻梳燼改熬詞舶銻嘎隨邁通信原理第一章通信原理第一章2、自然噪聲。它是自然界中存在的各種電磁波輻射，例如閃電、大氣噪聲，以及來自太陽和銀河

60、系等的宇宙噪聲。此外還有一種很重要的自然噪聲，即熱噪聲。熱噪聲來自一切電阻性元器件中電子的熱運動。例如，導(dǎo)線、電阻和半導(dǎo)體器件等均會產(chǎn)生熱噪聲。所以熱噪聲無處不在，不可避免地存在于一切電子設(shè)備中。闊后提昧兜丹梢鑰勝致?lián)锸鹚螆@甄灶浪窟允啞疊帥芬堤雌柑滋搗氯范慰榔通信原理第一章通信原理第一章二、按照性質(zhì)分類噪聲可以分為脈沖噪聲、窄帶噪聲和起伏噪聲三類。1、脈沖噪聲。它是突發(fā)性地產(chǎn)生的幅度很大、持續(xù)時間很短、間隔時間很長的干擾。由于其持續(xù)時間很短，故其頻譜較寬，可以從低頻一直分布到甚高頻，但是頻率越高其頻譜的強度越小。電火花就是一種典型的脈沖噪聲。蟄富珊化德舞三僑務(wù)焚世肚憨痞鵝洗秩幀忙均丑風(fēng)私棋酬軟