第4章信道4.1有線信道4.2無線信道

4.3信道的數(shù)學(xué)模型

4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?/p>

4.5信道中的噪聲*4.6信道容量4.7小結(jié)1第4章信道4.1有線信道1掌握內(nèi)容：

信道的數(shù)學(xué)模型。信道傳輸特性和噪聲的特性，及其對于信號傳輸?shù)挠绊憽Ｐ诺廊萘?。了解?nèi)容：

無線信道、有線信道課程基本要求2掌握內(nèi)容：課程基本要求2第4章信道前言：信道：連接發(fā)送端和接收端的通信設(shè)備；其功能是將信號從發(fā)送端發(fā)送到接收端；是傳輸電、電磁波或光信號的物理媒質(zhì)。信道分類無線信道－電磁波（含光波）有線信道－電線、光纖信道中的干擾有源干擾－噪聲無源干擾－傳輸特性不良3第4章信道前言：信道：連接發(fā)送端和接收端的通信設(shè)備4.1有線信道明線：平行架設(shè)在電線桿上的架空線路。

特點(diǎn)：傳輸損耗低，但易受天氣和環(huán)境影響。44.1有線信道明線：平行架設(shè)在電線桿上的架空線路。44.1有線信道對稱電纜：由許多對雙絞線組成圖4-9雙絞線導(dǎo)體絕緣層54.1有線信道對稱電纜：由許多對雙絞線組成圖4-9雙同軸電纜導(dǎo)體金屬編織網(wǎng)保護(hù)層實(shí)心介質(zhì)圖4-10同軸線4.1有線信道6導(dǎo)體金屬編織網(wǎng)保護(hù)層實(shí)心介質(zhì)圖4-10同軸線4.1有光纖特點(diǎn)：（1）頻帶寬，容量大：潛在帶寬可達(dá)2*10的13次Hz。（2）傳輸損耗低：無中繼傳輸幾百公里。（3）光信號不受電磁干擾，抗噪聲好、保密性強(qiáng)。（4）體積小、質(zhì)量輕、易于使用；材料豐富、價格低廉。長途電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)中常用光纖作為其傳輸媒質(zhì)。4.1有線信道7光纖特點(diǎn)：4.1有線信道7在無線信道中，信號的傳輸是利用電磁波在空間的傳播來實(shí)現(xiàn)的。

無線信道電磁波的頻率－受天線尺寸限制（天線的尺寸不小于電磁波波長的1/10）。4.2無線信道8在無線信道中，信號的傳輸是利用電磁波在空間的傳播來實(shí)現(xiàn)4.2無線信道--頻帶與電波傳播94.2無線信道--頻帶與電波傳播9頻帶與電波傳播4.2無線信道--頻帶與電波傳播10頻帶與電波傳播4.2無線信道--頻帶與電波傳播104.2無線信道--頻帶與電波傳播114.2無線信道--頻帶與電波傳播11電子科技大學(xué)通信學(xué)院12/524.2無線信道--頻帶與電波傳播12電子科技大學(xué)通信學(xué)院12/524.2無線信道--頻帶與電子科技大學(xué)通信學(xué)院13/524.2無線信道--頻帶與電波傳播13電子科技大學(xué)通信學(xué)院13/524.2無線信道--頻帶與無線電視距中繼信道4.2無線信道144.2無線信道14衛(wèi)星中繼信道4.2無線信道15衛(wèi)星中繼信道4.2無線信道15無線電廣播與移動通信信道

4.2無線信道16無線電廣播與移動通信信道4.2無線信道164.3信道的數(shù)學(xué)模型信道模型的分類：調(diào)制信道:研究調(diào)制與解調(diào)性能時使用較方便編碼信道：研究糾錯編碼對數(shù)字信號進(jìn)行差錯控制的效果時較方便廣義信道：從消息傳輸觀點(diǎn)出發(fā)，把信道范圍擴(kuò)大（包含通信系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)）以后定義的信道。常用于通信系統(tǒng)性能分析。174.3信道的數(shù)學(xué)模型信道模型的分類：廣義信道：從消息傳4.3.1調(diào)制信道模型--式中 －信道輸入端信號電壓； －信道輸出端的信號電壓； －噪聲電壓。f［ei(t)］－表示信道對信號影響(變換)的某種函數(shù)關(guān)系；通常假設(shè)：這時上式變?yōu)椋?/p>

f[ei(t)]e0(t)ei(t)n(t)圖4-13調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型可以用時變線性網(wǎng)絡(luò)來模擬4.3信道的數(shù)學(xué)模型184.3.1調(diào)制信道模型--f[ei(t)]e0(t)ei因k(t)隨t變，故信道稱為時變信道。k(t)可以看做是對信號的一種干擾，因k(t)與ei(t)相乘，故稱其為乘性干擾（特點(diǎn)：當(dāng)沒有信號時，沒有乘性干擾）。n(t):加性干擾（特點(diǎn)：無論有無信號，加性干擾都存在）。因此：調(diào)制信道對信號的影響是乘性干擾k(t)和加性干擾n(t)使信號的波形發(fā)生失真。4.3信道的數(shù)學(xué)模型解析：因k(t)作隨機(jī)變化，故又稱信道為隨參信道。若k(t)變化很慢或很小，則稱信道為恒參信道。194.3信道的數(shù)學(xué)模型解析：因k(t)作隨機(jī)變化，故又4.3.2編碼信道模型編碼信道對信號的影響是使傳輸?shù)臄?shù)字序列發(fā)生變化，即序列中的數(shù)字發(fā)生錯誤。所以可以用錯誤概率來描述編碼信道的特性。二進(jìn)制編碼信道簡單模型P(0/0)和P(1/1)－正確轉(zhuǎn)移概率P(1/0)和P(0/1)－錯誤轉(zhuǎn)移概率P(0/0)=1–P(1/0)P(1/1)=1–P(0/1)

P(1/0)P(0/1)0011P(0/0)P(1/1)圖4-13二進(jìn)制編碼信道模型發(fā)送端接收端編碼信道產(chǎn)生錯碼的原因以及轉(zhuǎn)移概率的大小主要由于調(diào)制信道不理想造成的。4.3信道的數(shù)學(xué)模型204.3.2編碼信道模型P(1/0)P(0/1)04.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺赖挠绊懞銋⑿诺琅e例：各種有線信道、衛(wèi)星信道…恒參信道非時變線性網(wǎng)絡(luò)信號通過線性系統(tǒng)的分析方法。理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延-頻率特性

214.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺赖挠绊?14.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懠矗悍l特性：|H(ω)|=K0

相頻特性：φ(ω)=ωtd

或群遲延-頻率特性：由此可見，理想恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懯牵?/p>

(1)對信號在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；

(2)對信號在時間上產(chǎn)生固定的遲延。這種情況也稱信號是無失真?zhèn)鬏敗?/p>

224.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?2頻率失真：振幅～頻率特性不良引起的頻率失真波形畸變碼間串?dāng)_解決辦法：線性網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償相位失真：相位～頻率特性不良引起的對語音影響不大，對數(shù)字信號影響大解決辦法：同上4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?3頻率失真：振幅～頻率特性不良引起的4.4信道特性對信號傳變參信道的影響變參信道：又稱時變信道，信道參數(shù)隨時間而變。變參信道舉例：天波傳播、地波傳播…變參信道的特性：衰減隨時間變化時延隨時間變化多徑效應(yīng)：信號經(jīng)過幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長度（時延）和衰減都隨時間而變，即存在多徑傳播現(xiàn)象。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?4變參信道的影響4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?4產(chǎn)生多徑效應(yīng)的分析多徑傳播示意圖

4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?5產(chǎn)生多徑效應(yīng)的分析多徑傳播示意圖4.4信道特性對信號多徑效應(yīng)分析： 設(shè)發(fā)射信號為 接收信號為 式中 －由第i條路徑到達(dá)的接收信號振幅； －由第i條路徑達(dá)到的信號的時延；

上式中的都是隨機(jī)變化的。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?6多徑效應(yīng)分析：4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?6 應(yīng)用三角公式得：

式中 －接收信號的包絡(luò) －接收信號的相位緩慢隨機(jī)變化振幅緩慢隨機(jī)變化振幅4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?7 應(yīng)用三角公式得：緩慢隨機(jī)變化振幅緩慢隨機(jī)變化振幅4.4R(t)：是一個包絡(luò)和相位隨機(jī)緩慢變化的窄帶信號。結(jié)論：發(fā)射信號為單頻恒幅正弦波時，接收信號因多徑效應(yīng)變成包絡(luò)起伏的窄帶信號。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?8R(t)：是一個包絡(luò)和相位隨機(jī)緩慢變化的窄帶信號。4.4多徑效應(yīng)簡化分析：設(shè)：發(fā)射信號為：f(t)

僅有兩條路徑，路徑衰減相同，時延不同兩條路徑的接收信號為：Af(t-0)和Af(t-0-)

其中：A

－傳播衰減，

0

－第一條路徑的時延，

－

兩條路徑的時延差。

求：此多徑信道的傳輸函數(shù)設(shè)f(t)的傅里葉變換（即其頻譜）為F()：

4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?9多徑效應(yīng)簡化分析：4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?9

則有多徑信道的傳輸函數(shù)：上式右端中，A－常數(shù)衰減因子， －確定的傳輸時延， －和信號頻率有關(guān)的復(fù)因子，其模為4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?0 4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?0按照上式模與角頻率關(guān)系曲線：

曲線的最大和最小值位置決定于兩條路徑的相對時延差。而是隨時間變化的，所以對于給定頻率的信號，信號的強(qiáng)度隨時間而變，這種現(xiàn)象稱為衰落現(xiàn)象。由于這種衰落和頻率有關(guān)，故常稱其為頻率選擇性衰落。

多徑效應(yīng)4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?1按照上式模與角頻率關(guān)系曲線：多徑效應(yīng)4.4信道多徑效應(yīng)定義：相關(guān)帶寬＝1/實(shí)際情況：有多條路徑。設(shè)m－多徑中最大的相對時延差定義：相關(guān)帶寬＝1/m，即為多條路徑信道的相關(guān)帶寬。

結(jié)論：為了使信號基本不受多徑傳播的影響，要求信號的帶寬小于多徑信道的相關(guān)帶寬。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?2多徑效應(yīng)定義：相關(guān)帶寬＝1/4.4信道特性對信號傳輸?shù)脑肼曅诺乐写嬖诘牟恍枰碾娦盘枴Ｋ钳B加在信號上的，又稱加性干擾。按噪聲來源分類人為噪聲－例：開關(guān)火花、電臺輻射自然噪聲－例：閃電、大氣噪聲、宇宙噪聲、熱噪聲4.5信道中的噪聲33噪聲4.5信道中的噪聲33熱噪聲來源：來自一切電阻性元器件中電子的熱運(yùn)動。頻率范圍：均勻分布在大約0～1012Hz。熱噪聲電壓有效值： 式中

k=1.3810-23（J/K）－波茲曼常數(shù)；

T

－熱力學(xué)溫度（oK）；

R

－阻值（）；

B

－帶寬（Hz）。性質(zhì)：高斯白噪聲4.5信道中的噪聲34熱噪聲4.5信道中的噪聲34窄帶高斯噪聲帶限白噪聲：經(jīng)過接收機(jī)帶通濾波器過濾的熱噪聲窄帶高斯噪聲：由于濾波器是一種線性電路，高斯過程通過線性電路后，仍為一高斯過程，故此窄帶噪聲又稱窄帶高斯噪聲。窄帶高斯噪聲功率：4.5信道中的噪聲35窄帶高斯噪聲4.5信道中的噪聲353.5信道容量的概念4.6信道容量363.5信道容量的概念4.6信道容量362解析香農(nóng)定理式中S

－信號平均功率（W）；

N

－噪聲功率（W）；

B

－信道帶寬（Hz）。設(shè)噪聲單邊功率譜密度為n0，則N=n0B； 故上式可以改寫成：由上式可見:

連續(xù)信道的容量Ct和信道帶寬B、信號功率S及噪聲功率譜密度n0三個因素有關(guān)。4.6信道容量372解析香農(nóng)定理4.6信道容量37由香農(nóng)公式可得以下結(jié)論：（1）增大信號功率S可以增加信道容量，若信號功率趨于無窮大，則信道容量也趨于無窮大，即4.6信道容量38由香農(nóng)公式可得以下結(jié)論：4.6信道容量38（2）減小噪聲功率N（或減小噪聲功率譜密度n0）可以增加信道容量，若噪聲功率趨于零（或噪聲功率譜密度趨于零），則信道容量趨于無窮大，即4.6信道容量39（2）減小噪聲功率N（或減小噪聲功率譜密度n0）可以增加信道(3)如果S、n0一定，則無限增大B并不能使C值也趨于無限大?？梢宰C明圖信道容量和帶寬關(guān)系S/n0S/n0BCt1.44(S/n0)4.6信道容量40(3)如果S、n0一定，則無限增大B并不能使C(4)在給定B、S/N的情況下，信道的極限傳輸能力為C，而且此時能夠做到無差錯傳輸(即差錯率為零)。

這就是說，如果信道的實(shí)際傳輸速率大于C值，則無差錯傳輸在理論上就已不可能。因此，實(shí)際傳輸速率(一般地)要求不能大于信道容量，除非允許存在一定的差錯率。4.6信道容量41(4)在給定B、S/N的情況下，信道的極限傳輸能力為C，小結(jié)：香農(nóng)公式給出了通信系統(tǒng)所能達(dá)到的極限信息傳輸速率，達(dá)到極限信息速率的通信系統(tǒng)稱為理想通信系統(tǒng)。但是，香農(nóng)公式只證明了理想通信系統(tǒng)的“存在性”，沒有指出這種通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。應(yīng)用：由香農(nóng)公式可以看出：對于一定的信道容量C來說，信道帶寬B，信號噪聲功率比S/N及傳輸時間三者之間可以互相轉(zhuǎn)換。若S/N不變，增加B可以換取傳輸時間的減小。C給定，B與S/N可以互換。例如擴(kuò)頻通信。4.6信道容量42小結(jié)：4.6信道容量42【例4.6.2】已知黑白電視圖像信號每幀有30萬個像素；每個像素有8個亮度電平；各電平獨(dú)立地以等概率出現(xiàn)；圖像每秒發(fā)送25幀。若要求接收圖像信噪比達(dá)到30dB，試求所需傳輸帶寬。

【解】因?yàn)槊總€像素獨(dú)立地以等概率取8個亮度電平，故每個像素的信息量為

Ip=-log2(1/8)=3 (b/pix) 并且每幀圖像的信息量為

IF=300,0003=900,000(b/F) 因?yàn)槊棵雮鬏?5幀圖像，所以要求傳輸速率為

Rb=900,00025=22,500,000=22.5106(b/s) 信道的容量Ct必須不小于此Rb值。將上述數(shù)值代入式：得到 22.5106=Blog2(1+1000)9.97B最后得出所需帶寬

B=(22.5106)/9.972.26(MHz)4.6信道容量43【例4.6.2】已知黑白電視圖像信號每幀有30萬個像素；每個總結(jié)信道是通信系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它具有兩個特點(diǎn)：

1）不可缺少（用于傳輸信息）；

2）它是通信系統(tǒng)噪聲的主要來源。信道的含義有狹義和廣義兩種：

1）狹義信道：信號的傳輸媒質(zhì)

有線信道無線信道恒參信道隨參信道

2）廣義信道：

調(diào)制信道：用線性時變網(wǎng)絡(luò)來描述編碼信道：用轉(zhuǎn)移概率來描述44總結(jié)信道是通信系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它具有兩個特點(diǎn)：44總結(jié)在進(jìn)行通信系統(tǒng)分析時，信道中加入的是加性高斯白噪聲，經(jīng)過接收端帶通濾波器后就成為加性高斯窄帶噪聲。信道容量是信道得以無差錯傳輸時的信息速率的最大值，需注意三點(diǎn)：

1）無差錯傳輸

2）信道容量是指信息速率，單位bit/s3）它是最大值，從而是理論極限，或是理想系統(tǒng)指標(biāo)，實(shí)際系統(tǒng)不能超過。但人們?nèi)杂伤靡娣藴\：一是作為努力接近的方向，二是“帶寬與信噪比的互換”。45總結(jié)在進(jìn)行通信系統(tǒng)分析時，信道中加入的是加性高斯白噪聲，第4章信道4.1有線信道4.2無線信道

4.3信道的數(shù)學(xué)模型

4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?/p>

4.5信道中的噪聲*4.6信道容量4.7小結(jié)46第4章信道4.1有線信道1掌握內(nèi)容：

信道的數(shù)學(xué)模型。信道傳輸特性和噪聲的特性，及其對于信號傳輸?shù)挠绊憽Ｐ诺廊萘?。了解?nèi)容：

無線信道、有線信道課程基本要求47掌握內(nèi)容：課程基本要求2第4章信道前言：信道：連接發(fā)送端和接收端的通信設(shè)備；其功能是將信號從發(fā)送端發(fā)送到接收端；是傳輸電、電磁波或光信號的物理媒質(zhì)。信道分類無線信道－電磁波（含光波）有線信道－電線、光纖信道中的干擾有源干擾－噪聲無源干擾－傳輸特性不良48第4章信道前言：信道：連接發(fā)送端和接收端的通信設(shè)備4.1有線信道明線：平行架設(shè)在電線桿上的架空線路。

特點(diǎn)：傳輸損耗低，但易受天氣和環(huán)境影響。494.1有線信道明線：平行架設(shè)在電線桿上的架空線路。44.1有線信道對稱電纜：由許多對雙絞線組成圖4-9雙絞線導(dǎo)體絕緣層504.1有線信道對稱電纜：由許多對雙絞線組成圖4-9雙同軸電纜導(dǎo)體金屬編織網(wǎng)保護(hù)層實(shí)心介質(zhì)圖4-10同軸線4.1有線信道51導(dǎo)體金屬編織網(wǎng)保護(hù)層實(shí)心介質(zhì)圖4-10同軸線4.1有光纖特點(diǎn)：（1）頻帶寬，容量大：潛在帶寬可達(dá)2*10的13次Hz。（2）傳輸損耗低：無中繼傳輸幾百公里。（3）光信號不受電磁干擾，抗噪聲好、保密性強(qiáng)。（4）體積小、質(zhì)量輕、易于使用；材料豐富、價格低廉。長途電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)中常用光纖作為其傳輸媒質(zhì)。4.1有線信道52光纖特點(diǎn)：4.1有線信道7在無線信道中，信號的傳輸是利用電磁波在空間的傳播來實(shí)現(xiàn)的。

無線信道電磁波的頻率－受天線尺寸限制（天線的尺寸不小于電磁波波長的1/10）。4.2無線信道53在無線信道中，信號的傳輸是利用電磁波在空間的傳播來實(shí)現(xiàn)4.2無線信道--頻帶與電波傳播544.2無線信道--頻帶與電波傳播9頻帶與電波傳播4.2無線信道--頻帶與電波傳播55頻帶與電波傳播4.2無線信道--頻帶與電波傳播104.2無線信道--頻帶與電波傳播564.2無線信道--頻帶與電波傳播11電子科技大學(xué)通信學(xué)院57/524.2無線信道--頻帶與電波傳播57電子科技大學(xué)通信學(xué)院12/524.2無線信道--頻帶與電子科技大學(xué)通信學(xué)院58/524.2無線信道--頻帶與電波傳播58電子科技大學(xué)通信學(xué)院13/524.2無線信道--頻帶與無線電視距中繼信道4.2無線信道594.2無線信道14衛(wèi)星中繼信道4.2無線信道60衛(wèi)星中繼信道4.2無線信道15無線電廣播與移動通信信道

4.2無線信道61無線電廣播與移動通信信道4.2無線信道164.3信道的數(shù)學(xué)模型信道模型的分類：調(diào)制信道:研究調(diào)制與解調(diào)性能時使用較方便編碼信道：研究糾錯編碼對數(shù)字信號進(jìn)行差錯控制的效果時較方便廣義信道：從消息傳輸觀點(diǎn)出發(fā)，把信道范圍擴(kuò)大（包含通信系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)）以后定義的信道。常用于通信系統(tǒng)性能分析。624.3信道的數(shù)學(xué)模型信道模型的分類：廣義信道：從消息傳4.3.1調(diào)制信道模型--式中 －信道輸入端信號電壓； －信道輸出端的信號電壓； －噪聲電壓。f［ei(t)］－表示信道對信號影響(變換)的某種函數(shù)關(guān)系；通常假設(shè)：這時上式變?yōu)椋?/p>

f[ei(t)]e0(t)ei(t)n(t)圖4-13調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型可以用時變線性網(wǎng)絡(luò)來模擬4.3信道的數(shù)學(xué)模型634.3.1調(diào)制信道模型--f[ei(t)]e0(t)ei因k(t)隨t變，故信道稱為時變信道。k(t)可以看做是對信號的一種干擾，因k(t)與ei(t)相乘，故稱其為乘性干擾（特點(diǎn)：當(dāng)沒有信號時，沒有乘性干擾）。n(t):加性干擾（特點(diǎn)：無論有無信號，加性干擾都存在）。因此：調(diào)制信道對信號的影響是乘性干擾k(t)和加性干擾n(t)使信號的波形發(fā)生失真。4.3信道的數(shù)學(xué)模型解析：因k(t)作隨機(jī)變化，故又稱信道為隨參信道。若k(t)變化很慢或很小，則稱信道為恒參信道。644.3信道的數(shù)學(xué)模型解析：因k(t)作隨機(jī)變化，故又4.3.2編碼信道模型編碼信道對信號的影響是使傳輸?shù)臄?shù)字序列發(fā)生變化，即序列中的數(shù)字發(fā)生錯誤。所以可以用錯誤概率來描述編碼信道的特性。二進(jìn)制編碼信道簡單模型P(0/0)和P(1/1)－正確轉(zhuǎn)移概率P(1/0)和P(0/1)－錯誤轉(zhuǎn)移概率P(0/0)=1–P(1/0)P(1/1)=1–P(0/1)

P(1/0)P(0/1)0011P(0/0)P(1/1)圖4-13二進(jìn)制編碼信道模型發(fā)送端接收端編碼信道產(chǎn)生錯碼的原因以及轉(zhuǎn)移概率的大小主要由于調(diào)制信道不理想造成的。4.3信道的數(shù)學(xué)模型654.3.2編碼信道模型P(1/0)P(0/1)04.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺赖挠绊懞銋⑿诺琅e例：各種有線信道、衛(wèi)星信道…恒參信道非時變線性網(wǎng)絡(luò)信號通過線性系統(tǒng)的分析方法。理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延-頻率特性

664.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺赖挠绊?14.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懠矗悍l特性：|H(ω)|=K0

相頻特性：φ(ω)=ωtd

或群遲延-頻率特性：由此可見，理想恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懯牵?/p>

(1)對信號在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；

(2)對信號在時間上產(chǎn)生固定的遲延。這種情況也稱信號是無失真?zhèn)鬏敗?/p>

674.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?2頻率失真：振幅～頻率特性不良引起的頻率失真波形畸變碼間串?dāng)_解決辦法：線性網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償相位失真：相位～頻率特性不良引起的對語音影響不大，對數(shù)字信號影響大解決辦法：同上4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?8頻率失真：振幅～頻率特性不良引起的4.4信道特性對信號傳變參信道的影響變參信道：又稱時變信道，信道參數(shù)隨時間而變。變參信道舉例：天波傳播、地波傳播…變參信道的特性：衰減隨時間變化時延隨時間變化多徑效應(yīng)：信號經(jīng)過幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長度（時延）和衰減都隨時間而變，即存在多徑傳播現(xiàn)象。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?9變參信道的影響4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?4產(chǎn)生多徑效應(yīng)的分析多徑傳播示意圖

4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?0產(chǎn)生多徑效應(yīng)的分析多徑傳播示意圖4.4信道特性對信號多徑效應(yīng)分析： 設(shè)發(fā)射信號為 接收信號為 式中 －由第i條路徑到達(dá)的接收信號振幅； －由第i條路徑達(dá)到的信號的時延；

上式中的都是隨機(jī)變化的。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?1多徑效應(yīng)分析：4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?6 應(yīng)用三角公式得：

式中 －接收信號的包絡(luò) －接收信號的相位緩慢隨機(jī)變化振幅緩慢隨機(jī)變化振幅4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?2 應(yīng)用三角公式得：緩慢隨機(jī)變化振幅緩慢隨機(jī)變化振幅4.4R(t)：是一個包絡(luò)和相位隨機(jī)緩慢變化的窄帶信號。結(jié)論：發(fā)射信號為單頻恒幅正弦波時，接收信號因多徑效應(yīng)變成包絡(luò)起伏的窄帶信號。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?3R(t)：是一個包絡(luò)和相位隨機(jī)緩慢變化的窄帶信號。4.4多徑效應(yīng)簡化分析：設(shè)：發(fā)射信號為：f(t)

僅有兩條路徑，路徑衰減相同，時延不同兩條路徑的接收信號為：Af(t-0)和Af(t-0-)

其中：A

－傳播衰減，

0

－第一條路徑的時延，

－

兩條路徑的時延差。

求：此多徑信道的傳輸函數(shù)設(shè)f(t)的傅里葉變換（即其頻譜）為F()：

4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?4多徑效應(yīng)簡化分析：4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?9

則有多徑信道的傳輸函數(shù)：上式右端中，A－常數(shù)衰減因子， －確定的傳輸時延， －和信號頻率有關(guān)的復(fù)因子，其模為4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?5 4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?0按照上式模與角頻率關(guān)系曲線：

曲線的最大和最小值位置決定于兩條路徑的相對時延差。而是隨時間變化的，所以對于給定頻率的信號，信號的強(qiáng)度隨時間而變，這種現(xiàn)象稱為衰落現(xiàn)象。由于這種衰落和頻率有關(guān)，故常稱其為頻率選擇性衰落。

多徑效應(yīng)4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?6按照上式模與角頻率關(guān)系曲線：多徑效應(yīng)4.4信道多徑效應(yīng)定義：相關(guān)帶寬＝1/實(shí)際情況：有多條路徑。設(shè)m－多徑中最大的相對時延差定義：相關(guān)帶寬＝1/m，即為多條路徑信道的相關(guān)帶寬。

結(jié)論：為了使信號基本不受多徑傳播的影響，要求信號的帶寬小于多徑信道的相關(guān)帶寬。4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?7多徑效應(yīng)定義：相關(guān)帶寬＝1/4.4信道特性對信號傳輸?shù)脑肼曅诺乐写嬖诘牟恍枰碾娦盘?。它是疊加在信號上的，又稱加性干擾。按噪聲來源分類人為噪聲－例：開關(guān)火花、電臺輻射自然噪聲－例：閃電、大氣噪聲、宇宙噪聲、熱噪聲4.5信道中的噪聲78噪聲4.5信道中的噪聲33熱噪聲來源：來自一切電阻性元器件中電子的熱運(yùn)動。頻率范圍：均勻分布在大約0～1012Hz。熱噪聲電壓有效值： 式中

k=1.3810-23（J/K）－波茲曼常數(shù)；

T

－熱力學(xué)溫度（oK）；

R

－阻值（）；

B

－帶寬（Hz）。性質(zhì)：高斯白噪聲4.5信道中的噪聲79熱噪聲4.5信道中的噪聲34窄帶高斯噪聲帶限白噪聲：經(jīng)過接收機(jī)帶通濾波器過濾的熱噪聲窄帶高斯噪聲：由于濾波器是一種線性電路，高斯過程通過線性電路后，仍為一高斯過程，故此窄帶噪聲又稱窄帶高斯噪聲。窄帶高斯噪聲功率：4.5信道中的噪聲80窄帶高斯噪聲4.5信道中的噪聲353.5信道容量的概念4.6信道容量813.5信道容量的概念4.6信道容量362解析香農(nóng)定理式中S

－信號平均功率（W）；

N

－噪聲功率（W）；

B

－信道帶寬（Hz）。設(shè)噪聲單邊功率譜密度為n0，則N=n0B； 故上式可以改寫成：由上式可見:

連續(xù)信道的容量Ct和信道帶寬B、信號功率S及噪聲功率譜密度n0三個因素有關(guān)。4.6信道容量822解析香農(nóng)定理4.6信道容量37由香農(nóng)公式可得以下結(jié)論：（1）增大信號功率S可以增加信道容量，若信號功率趨于無窮大，則信道容量也趨于無窮大，即4.6信道容量83由香農(nóng)公式可得以下結(jié)論：4.6信道容量38（2）減小噪聲功率N（或減小噪聲功率譜密度n0）可以增加信道容量，若噪聲功率趨于零（或噪聲功率譜密度趨于零），則信道容量趨于無窮大，即4.6信道容量84（2）減小噪聲功率N（或減小噪聲功率譜密度n0）可以增加信道(3)如果S、n0一定，則無限增大B并不能使C值也趨于無限大?？梢宰C明圖信道容量和帶寬關(guān)系S/n0S/n0BCt1.44(S/n0)4.6信道容量85(3)如果S、n0一定，則無限增大B并不能使C(4)在給定B、S/N的情況下，信道的極限傳輸能力為C，而且此時能夠做到無差錯傳輸(即