各種信道的含義如下：有線信道：有可見(jiàn)傳輸線的信道。傳導(dǎo)電或光的媒體無(wú)線信道：無(wú)可見(jiàn)傳輸線的信道(利用電磁波)。調(diào)制信道（模擬信道）：包含調(diào)制/解調(diào)器的信道。恒參信道：信道的乘性噪聲不隨時(shí)間變化或基本不變。隨參信道：信道的乘性噪聲是隨時(shí)間變化的。第一頁(yè)，共29頁(yè)。第一頁(yè)，共29頁(yè)。信源和輸入變換器調(diào)制器信道噪聲源解調(diào)器輸出變換器和信宿編碼器譯碼器狹義信道發(fā)轉(zhuǎn)換器收轉(zhuǎn)換器調(diào)制信道編碼信道第二頁(yè)，共29頁(yè)。第二頁(yè)，共29頁(yè)。一、信道的數(shù)學(xué)模型：1、調(diào)制信道的數(shù)學(xué)模型：信道的共同特性：（a）有一對(duì)（或多對(duì)）輸入端和一對(duì)（或多對(duì)）輸出端。（b）絕大多數(shù)信道是線性的，滿足疊加原理。（c）信號(hào)通過(guò)信道具有一定的遲延時(shí)間，而且會(huì)受到損耗。（d）即使沒(méi)有信號(hào)輸入，在信道的輸出端仍會(huì)有一定的功率輸出。（噪聲）第三頁(yè)，共29頁(yè)。第三頁(yè)，共29頁(yè)。

用二對(duì)端（或多對(duì)端）時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)表示調(diào)制信道。這就稱為調(diào)制信道模型。時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)

對(duì)二對(duì)端信道模型，其輸入輸出的關(guān)系若寫(xiě)為：

是信道的總輸出波形，是輸入的已調(diào)信號(hào)，是信道的加性噪聲，加性噪聲獨(dú)立于信號(hào)，與信號(hào)無(wú)關(guān)，表示已調(diào)信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)所發(fā)生的線性變換，若能把寫(xiě)為，乘表示網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)的作用，是一種干擾，即乘性干擾。第四頁(yè)，共29頁(yè)。第四頁(yè)，共29頁(yè)。將輸出寫(xiě)為：

這就是信道的乘性干擾和加性干擾，如果知道和的特性，就能搞清楚信道對(duì)信號(hào)的具體影響。

乘性干擾通常是一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)，根據(jù)干擾的特性將信道分為兩類：恒參信道：隨時(shí)間不變化或基本不變化的信道。隨參信道：隨時(shí)間變化快的信道。

由此可知，調(diào)制信道對(duì)信號(hào)的影響是通過(guò)乘性干擾和加性干擾使已調(diào)信號(hào)發(fā)生模擬性的變化。第五頁(yè)，共29頁(yè)。第五頁(yè)，共29頁(yè)。2、編碼信道模型：（數(shù)字信道）第六頁(yè)，共29頁(yè)。第六頁(yè)，共29頁(yè)。二、恒參信道對(duì)傳輸信號(hào)的影響：恒參信道：隨時(shí)間不變化或基本不變化的信道。

可近似認(rèn)為恒參信道等效于一個(gè)非時(shí)變的線性網(wǎng)絡(luò)，只要得到網(wǎng)絡(luò)特性，利用信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的分析方法，就可求得已調(diào)信號(hào)通過(guò)恒參信道的變化規(guī)律。網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性常用幅度——頻率特性和相位——頻率特性描述。

頻率不同，幅度衰減不同，衰減是不均勻的，隨頻率變化。1、幅度——頻率畸變：第七頁(yè)，共29頁(yè)。第七頁(yè)，共29頁(yè)。幅度——頻率畸變：信道的不均勻衰減使信號(hào)的幅度隨頻率發(fā)生畸變，引起信號(hào)波形的失真，就稱為幅度——頻率畸變（幅頻畸變）。

對(duì)于模擬通信，只是波形失真，在數(shù)字通信中，會(huì)造成碼間干擾，產(chǎn)生誤碼。在設(shè)計(jì)總的電話信道時(shí)，把幅頻畸變控制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)就可以了。一般可改善濾波性能后再通過(guò)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)等方法進(jìn)行處理。第八頁(yè)，共29頁(yè)。第八頁(yè)，共29頁(yè)。2、相位——頻率畸變：相位——頻率畸變：信道的相位—頻率特性偏離線性關(guān)系引起的畸變（相頻畸變）。

相頻畸變主要來(lái)源于信道中的濾波器和電感線圈，由于人耳對(duì)相頻畸變不敏感，相頻畸變對(duì)模擬語(yǔ)音通信影響并不顯著；但對(duì)數(shù)字通信會(huì)造成嚴(yán)重的碼間干擾，造成誤碼。引入群延遲——頻率特性衡量相頻畸變。群延遲——頻率特性就是相位—頻率特性對(duì)頻率的導(dǎo)數(shù)。第九頁(yè)，共29頁(yè)。第九頁(yè)，共29頁(yè)。理想的相位—頻率特性和群延遲—頻率特性

信號(hào)不同頻率成分有不同的群延遲，因而信號(hào)經(jīng)傳輸后會(huì)發(fā)生畸變。實(shí)際的信道不可能使不同頻率具有相同的群延遲時(shí)間。右圖為典型的音頻話音信道的群延遲—頻率特性。第十頁(yè)，共29頁(yè)。第十頁(yè)，共29頁(yè)。第十一頁(yè)，共29頁(yè)。第十一頁(yè)，共29頁(yè)。[例1]設(shè)某恒參信道可用圖P3-1所示的線性二端口網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效。試求它的傳輸函數(shù)H(ω)，并說(shuō)明信號(hào)通過(guò)該信道時(shí)會(huì)產(chǎn)生哪些失真提示：幅頻特性：有幅頻失真（畸變）相頻特性：第十二頁(yè)，共29頁(yè)。第十二頁(yè)，共29頁(yè)。有相位——頻率畸變。

群延遲畸變也是一種線性畸變，因此，采用均衡措施可以得到補(bǔ)償。當(dāng)然，除此之外，還存在其它一些因素使信道的輸出與輸入產(chǎn)生差異（畸變），如：非線性畸變、頻率偏移及相位抖動(dòng)等。一般非線性畸變一旦產(chǎn)生，則難以消除，所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以重視。第十三頁(yè)，共29頁(yè)。第十三頁(yè)，共29頁(yè)。三、隨參信道對(duì)傳輸信號(hào)的影響：

對(duì)隨參信道，如短波電離層反射信道、對(duì)流層散射信道等。由于變換器這些設(shè)備的影響同傳輸媒質(zhì)對(duì)信號(hào)的影響比起來(lái)已微不足道，隨參信道主要討論傳輸媒質(zhì)。隨參信道的傳輸媒質(zhì)的特點(diǎn)為：（1）對(duì)信號(hào)的衰耗隨時(shí)間而變；（2）傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間而變；（3）多徑傳播。

對(duì)于多徑傳播的隨參信道，就每條路徑的信號(hào)而言，他的衰耗和時(shí)延都是隨機(jī)變化的，因此，多徑傳播后的接收信號(hào)將是衰耗和時(shí)延都隨時(shí)間變化的各路徑的信號(hào)的合成。第十四頁(yè)，共29頁(yè)。第十四頁(yè)，共29頁(yè)。

設(shè)發(fā)射波為，經(jīng)條路徑傳播后的接收信號(hào)為，就表示為：

為第條路徑在時(shí)刻接收的振幅。

為第條路徑在時(shí)刻的傳輸延遲。第十五頁(yè)，共29頁(yè)。第十五頁(yè)，共29頁(yè)。為窄帶隨機(jī)過(guò)程

多徑傳播的結(jié)果使確定的載波信號(hào)變成包絡(luò)和相位受到調(diào)制的窄帶信號(hào)，這個(gè)窄帶信號(hào)稱為衰落信號(hào)。同時(shí)單頻信號(hào)變成一個(gè)窄帶頻譜，多徑傳播引起了頻率彌散。作為多徑傳播還可能會(huì)發(fā)生頻率的選擇性衰落（信號(hào)頻譜中某些分量的一種衰落現(xiàn)象）第十六頁(yè)，共29頁(yè)。第十六頁(yè)，共29頁(yè)。例2、假設(shè)一隨參信道的兩徑時(shí)延差，試求該信道在哪些頻率上傳輸衰耗最大？選用哪些頻率傳輸信號(hào)最有利。相加器提示：先求傳輸特性第十七頁(yè)，共29頁(yè)。第十七頁(yè)，共29頁(yè)。所以，經(jīng)兩徑傳輸?shù)膫鬏斕匦詾椋悍l特性為：用倍角公式第十八頁(yè)，共29頁(yè)。第十八頁(yè)，共29頁(yè)。當(dāng)時(shí)，對(duì)傳輸最有利，無(wú)衰減，此時(shí)為傳播的極點(diǎn)頻率為傳輸最有利當(dāng)時(shí)，對(duì)傳輸最不利，衰減最大，此時(shí)為傳播零點(diǎn)極點(diǎn)和零點(diǎn)相差500HZ，相關(guān)帶寬為1000HZ。第十九頁(yè)，共29頁(yè)。第十九頁(yè)，共29頁(yè)。第二十頁(yè)，共29頁(yè)。第二十頁(yè)，共29頁(yè)。

本例為兩徑傳播，時(shí)延為和，時(shí)延差為，相關(guān)帶寬

當(dāng)一個(gè)傳輸波形的頻譜寬于時(shí)，傳輸?shù)牟ㄐ尉蜁?huì)畸變，就是選擇性衰落引起的。若時(shí)延隨時(shí)間而變，時(shí)延差也隨時(shí)間而變。

推廣到多進(jìn)傳播，時(shí)延分別為、、…、，時(shí)延差也不一樣，其相關(guān)帶寬為：第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。四、信道容量：信道無(wú)誤傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾省Ｕ{(diào)制信道模擬信道時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)編碼信道數(shù)字信道轉(zhuǎn)移概率

從信息論的角度看，若信道的輸入和輸出信號(hào)的取值是連續(xù)的，稱作連續(xù)信道；若信道的輸入和輸出的取值是離散的，稱作離散信道。（1）離散信道的信道容量：

對(duì)于無(wú)噪聲干擾的信道，無(wú)噪聲干擾就不會(huì)出現(xiàn)誤碼，信息傳輸速率僅取決于信源單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的符號(hào)數(shù)和每符號(hào)的平均信息量。

為單位時(shí)間發(fā)出的符號(hào)個(gè)數(shù)第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。

若信道有噪聲干擾，就會(huì)出現(xiàn)誤碼傳輸，輸入為，收到的可能為、、…，就會(huì)有信息丟失，丟失的信息量為：

取統(tǒng)計(jì)平均值，為每個(gè)符號(hào)丟失的平均信息量：每秒傳送個(gè)符號(hào)，信息在信道中的實(shí)際傳輸速率為：第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。

這一式子就為信道的信息傳輸速率，與每秒傳送的符號(hào)數(shù)目、信源的概率分布、信道干擾的概率有關(guān)。對(duì)給定的信道，干擾的概率分布可認(rèn)為是確定的，若每秒傳送的符號(hào)數(shù)目一定，傳送信息的速率僅與信源的概率分布有關(guān)，對(duì)一切可能的信息源概率分布來(lái)說(shuō)，信道傳輸信息速率的最大值稱為信道容量，即：信道容量：

取最大值是表示對(duì)所有可能輸入的概率分布取最大值。第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。2、連續(xù)信道的信道容量：

對(duì)于連續(xù)信道，香農(nóng)（shannon）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，在高斯噪聲條件下，提出了著名的香農(nóng)公式，即連續(xù)信道的容量：

式中，B——信道帶寬（Hz）；S——輸出的信號(hào)功率（W）；N——輸出的加性高斯白噪聲功率（W）。上式即為信息論中著名的香農(nóng)（Shannon）公式。

由于噪聲功率與信道帶寬有關(guān)，若噪聲的單邊功率譜密度為n0，則噪聲輸出功率將為n0B，因此第二十五頁(yè)，共29頁(yè)。第二十五頁(yè)，共29頁(yè)。S、n0、B——稱之為連續(xù)信道的信道容量“三要素”，只要這三要素確定，則信道容量也就隨之確定。理論上，無(wú)限增大信號(hào)功率和無(wú)限減小噪聲功率都可以獲得無(wú)限大的信道容量，但通過(guò)增大帶寬獲得大的信道容量是有限的，因?yàn)閹挼脑黾?，必將?dǎo)致噪聲功率的增加。說(shuō)明只要確定，即使，信道容量也是確定的。第二十六頁(yè)，共29頁(yè)。第二十六頁(yè)，共29頁(yè)。[例3-3]某一待傳輸?shù)膱D片約含2.25106個(gè)像元。為了很好地重現(xiàn)圖片需要12個(gè)亮度電平。假設(shè)所有這些亮度電平等概率出現(xiàn)，試計(jì)算用3分鐘傳送一張圖片時(shí)所需的信道帶寬（設(shè)信道中信噪比