第4章信道与噪声

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通信原理简答题答案2(个人整理)

第一章绪论1-2何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。

模拟信号：电信号的参量取值连续。

两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。

1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。

优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。

缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。

1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。

信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。

加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。

数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。

同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。

1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。

1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。

1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。

答：按照消息传递的方向与时间关系分类。

单工通信：消息只能单向传输。

半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

全双工通信：通信双方可以同时收发消息。

1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。

并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。

串行传输使用与远距离数据的传输。

1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。

1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利用率。

通信原理信道与噪声

(a) 相移失真前的波形； (b) 相移失真后的波形
减小畸变的措施
通过一个线性补偿网络，使衰耗特性曲线变得平坦。这一措施通常称之为“均衡”。在载波电话信道上传输数字信号时，通常要采用均衡措施。
3.3 变参信道及其对所传信号的影响
变参信道传输媒质的特点
变参信道传输媒质通常具有以下特点： (1) 对信号的衰耗随时间的变化而变化； (2) 传输时延随时间也发生变化； (3) 具有多径传播(多径效应)。
Kf (t t0 ) KF ()e jt0
另一条路径的时延为(t0+τ)，假定信道衰减也是K，故它到达接收端的信号为Kf(t-t0-τ)。相应于它的傅氏变换为
Kf (t t0 ) KF ()e j(t0 )
当这两条传输路径的信号合成后得
r(t) Kf (t t0 ) Kf (t t0 )
3.1 信道特性
信道的定义通俗地说，信道是指以传输媒介(质)为基础的信号通路。
具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路；抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信号以限制和损害。信道的作用是传输信号。
信道的分类
分成：狭义信道和广义信道。狭义信道按具体媒介的不同类型可分为有线信道和无线信道。有线信道是指传输媒介为明线、对称电缆、同轴电缆、光缆
(2) 从频谱上看，多径传播引起了频率弥散(色散)，即由单个频率变成了一个窄带频谱；
(3) 多径传播会引起选择性衰落。
为分析简单，下面假定只有两条传输路径，且认为接收端的幅度与发送端一样，只是在到达时间上差一个时延τ。若发送信号为f(t)，它的频谱为F(ω)，记为
f (t) F()
设经信道传输后第一条路径的时延为t0，在假定信道衰减为K的情况下，到达接收端的信号为Kf(t-t0)，相应于它的傅氏变换为

通信原理(第四章)

27
第4章信道章
四进制编码信道模型
0 0
1 送
端
发
1
收端
接
2
2
3
3
28ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第4章信道章
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对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以等效为一个线性时不变网络。只要知道网络的传输特性，就可以采用信号分析方法，分析信号及其网络特性。线性网络的传输特性可以用幅度频率特性和相位频率特性来表征。现在我们首先讨论理想情况下的恒参信道特性。
平流层 60 km 对流层 10 km 0 km 地面
6
第4章信道章
电离层对于传播的影响反射散射
7
第4章信道章
电磁波的分类：电磁波的分类：地波频率 < 2 MHz 有绕射能力距离：距离：数百或数千千米天波频率：频率：2 ~ 30 MHz 特点：特点：被电离层反射一次反射距离：一次反射距离：< 4000 km 寂静区：寂静区：
13
第4章信道章
4.2 有线信道
明线
14
第4章信道章
对称电缆：由许多对双绞线组成，对称电缆：由许多对双绞线组成，分非屏蔽（UTP）和屏蔽（STP）两种。）和屏蔽（）两种。
塑料外皮
双绞线（ 5对）
图4-9 双绞线
15
第4章信道章
同轴电缆
16
第4章信道章
n2 n1 折射率
25
第4章信道章
4.3.2 编码信道模型
调制信道对信号的影响是通过k(t)和使已调信号发生波形调制信道对信号的影响是通过和n(t)使已调信号发生波形失真。失真。编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换， ฀ 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，即将一种数字序列变成另一种数字序列。一种数字序列变成另一种数字序列。误码输入、输出都是数字信号， ฀ 输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号失真情况，但误码与调制信道有关，失真情况，但误码与调制信道有关，无调制解调器时误码由发滤波器设计不当及n(t)引起引起。收、发滤波器设计不当及引起。编码信道模型是用数字的转移概率来描述。 ฀ 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。

通信原理第4章信道

1
第4章信道
4.0 信道的定义及分类 4.1 无线信道 4.2 有线信道 4.3 信道数学模型 4.4 信道特性及其对信号传输的影响 4.5 信道中的噪声 4.6 信道容量
2
本章教学目的：了解各种实际信道、信
道的数学模型和信道容量的概念。

本章的讨论思路：通过介绍实际信道的例
子，在此基础上归纳信道的特性,阐述信道的数学模型，最后简介了信道容量的概念。
信道模型的分类：调制信道编码信道
信息源信源编码加密信道编码数字调制数字解调信道译码解密信源译码受信者
信道噪声源
调制信道编码信道
31
4.3.1 调制信道模型
有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理；
41
相位－频率畸变
指相位－频率特性偏离线性关系所引起的畸变。
1、理想相频特性是一直线
群延迟－频率特性
|H( )|
d ( ) ( ) d

( ) td
O (b) td
K0
O (a)

O (c)

42
2、实际电话信道的群延迟特性一种典型的音频电话信道的群延迟特性。
25
光纤呈圆柱形，由芯、封套和外套三部分组成(如图所示)。芯是光纤最中心的部分，它由一条或多条非常细的玻璃或塑料纤维线构成，每根纤维线都有它自己的封套。由于这一玻璃或塑料封套涂层的折射率比芯线低，因此可使光波保持在芯线内。环绕一束或多束有封套纤维的外套由若干塑料或其它材料层构成，以防止外部的潮湿气体侵入，并可防止磨损或挤压等伤害。

通信原理第四章 (樊昌信第七版)PPT课件

则接收信号为
2 1
fo(t) = K f(t - 1 ) + K f(t - 2 ) 相对时延差
F o () = K F () e j 1 + K F () e j ( 1 )
信道传输函数
H()F F o(( ))K Keejj 11((1 1 eejj ))
常数衰减因子确定的传输时延因子与信号频率有关的复因子
课件
精选课件
1
第4章信道
通信原理（第7版）
樊昌信曹丽娜编著
精选课件
2
本章内容:
第4章信道
信道分类
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声信道容量
精选课件
3
概述
信道的定义与分类
n 狭义信道：
—传输媒质有线信道 ——明线、电缆、光纤无线信道 ——自由空间或大气层
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~ 相频特性
2. 无失真传输
H()Kejtd
H() K
()td
精选课件
27
n 无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td
()d() d
td
相频特性
群迟延特性
精选课件
28
n 理想恒参信道的冲激响应:
恒参信道
H()Kejtd
h(t)K(ttd)
若输入信号为s(t)，则理想恒参信道的输出:

《信道和噪声》课件

信道分析
1
信道容量
2
信道容量是指在特定条件下能够通过信
道传输的最大信息速率。了解信道容量
有助于确定系统的极限性能和优化策略。
3
信道模型
通过建立数学模型来描述信道，例如传输特性、传播损耗和多径效应等。这有助于我们理解和预测信号传输的行为。
信道编码
通过使用纠错编码和调制技术，可以提高信号传输的可靠性和效率。了解不同类型的信道编码对系统设计至关重要。
总结和展望
通过学习《信道和噪声》课程，您已经了解了信道和噪声的基本概念、重要性以及在通信系统中的应用。希望这些知识可以帮助您更好地理解和优化信号传输，并为未来的研究和工作奠程中的各种干扰源，如热噪声、系统噪声和外部干扰等。理解噪声来源有助于采取相应的抑制和补偿策略。
2 噪声的特性
噪声可以呈现出不同的统计特性，如高斯噪声、白噪声和脉冲噪声等。了解噪声特性有助于设计抗干扰技术和优化信号处理算法。
3 信噪比
信噪比是衡量信号质量和噪声水平之间关系的重要指标。提高信噪比可以改善信号传输的可靠性和有效性。
《信道和噪声》PPT课件
欢迎来到《信道和噪声》PPT课件。在本课程中，我们将探索信道和噪声的概念以及它们在通信系统中的重要性，以便更好地理解和优化信号传输。
什么是信道和噪声
信道是指信息传输过程中的通信介质，它决定了信息能够以何种方式被传送和接收。噪声是干扰信号的非期望信号源，对通信系统性能有重要影响。
应用案例
无线通信系统中的信道和噪声
在无线通信系统中，信道和噪声对数据传输的质量产生重要影响。了解信道特性和噪声情况有助于优化系统性能。
如何优化信号传输
通过选择合适的调制方案、信道编码技术和抗噪声算法，可以提高信号传输的可靠性和效率。

第四章信道(2)

§4.3.1 调制信道模型
e0 (t ) k (t )ei (t ) n(t )
k(t)——乘性干扰它是时间t的函数，表示信道的特性是随时间变化的。随时间变化的信道成为时变信道 k(t)——乘性干扰——引起的失真随时间做随机变化特性随机变化的信道称为随参信道特性不随时间变化或者变化很小的信道称为恒参信道
§4.3.1 调制信道模型
输出量表示为：
e0 (t ) k (t )ei (t ) n(t ) ——二端口网络
e0(t)——输出端电压 ei(t)——输入信号电压 k(t)——乘性干扰 n(t)——加性干扰
n(t)——加性干扰当没有信号输入时，信道输出端也有加性干扰 k(t)——乘性干扰当没有信号输入时，信道输出端没有乘性干扰
( w)
dw
td (常数)
理想的相—频及群迟延—频率特性曲线：
( )
( )
k
k

恒参信道对信号传输的影响
实际信道对信号产生的两种失真：（1）幅频失真表示信号中不同频率的分量分 H ( w ) K （频率失真）：别受到信道不同的衰减。
模拟信号：波形失真——信噪比下降
回顾窄带随机过程
(t ) a (t ) cos[ct (t )]
(t ) c (t ) cos ct s (t ) sin ct
可见，随机过程的统计特性可由
a (t )、 (t )或者c (t )、s(t )的特性确定反之也成立
重要结论之二：一个均值为零，方差为σ2ξ的窄带高斯过程ξ (t)，其包络a ξ(t)的一维分布是瑞利分布；
设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为：
H ( w) K

第4章_信道

32
4.3 信道的数学模型
内蒙古大学电子信息工程学院《通信原理》
4.3.2 编码信道模型
由于信道噪声或其它因素的影响，将导致输出数字序列发生错误，因此输入输出数字序列之间的关系可以用一组转移概率来表征。转移概率：在二进制系统中，就是“0”转移为“1”的概率和“1”转移为“0”的概率。
8
4.1 无线信道
内蒙古大学电子信息工程学院《通信原理》
地波
频率在2MHz以下的电磁波，趋于沿弯曲的地球表面传播，有一定的绕射能力。地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高损失越大，因此传播距离不大，一般在数百千米到数千千米。
传播路径传播路径
发射天线发射天线
地面地面
接收天线接收天线
导体绝缘层
图4-9 双绞线
21
4.2 有线信道
内蒙古大学电子信息工程学院《通信原理》
传输电信号的有线信道主要有三类：
明线、对称电缆和同轴电缆。同轴电缆
由内外两根同心圆柱导体构成，两根导体之间用绝缘体隔离开。内导体多为实心导线，外导体是一根空心导电管或金属编织网，在外导体外面有一层绝缘保护层。其优点是抗干扰特性好。
增大视线传播距离的途径卫星中继（卫星通信）
利用三颗地球同步卫星可以覆盖全球，从而实现全球通信。
利用卫星作为中继站能够增大一次转发的距离，但是却增大了发射功率和信号传输的延迟。此外，发射卫星也是一项巨大的工程。故开始研究使用平流层通信。图4-5 卫星中继
15
4.1 无线信道
发射天线发射天线
地面地面
接收天线接收天线
图4-4
无线电中继
特点：容量大、发射功率小、稳定可靠等。

通信原理第六版课后思考题答案

通信原理第六版课后思考题答案第一章绪论1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。

收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。

他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：数字通行系统的模型见图1-4所示。

其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。

1-5按调制方式，通信系统分类？根据传输中的信道是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统。

1-6按传输信号的特征，通信系统如何分类？按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别为模拟通信系统和数字通信系统。

1-7按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？频分复用，时分复用，码分复用。

1-8单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方分为并行传输和串行传输。

并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，其优势是传输速度快，无需附加设备就能实现收发双方字符同步，缺点是成本高，常用于短距离传输。

串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一第1/10页个码元接一个码元地在信道上传输，其优点是成本低，缺点是传输速度慢，需要外加措施解决收发双方码组或字符同步，常用于远距离传输。

信道中的噪声

《现代通信技术》课程
信道中的噪声
目录
01
02
加性噪声
常见噪声
01. 加性噪声
（1）无线电噪声它来源于各种用途的外台无线电发射机。这类噪声的频率范围很宽广，从甚低频到特高频都可能有无线电干扰存在，并且干扰的强度有时很大。不过，这类干扰有个特点，就是干扰频率是
固定的，因此可以预先设法防止或避开。特别是在加强了无线电
01. 加性噪声
（3）天电噪声
它来源于闪电、大气中的磁暴、太阳黑子以及宇宙射线（天体辐射波）等。可以说整个宇宙空间都是产生这类噪声的根源。因此它的存在是客观的。由于这类自然现象和发生的时间、季节、地区等很有关系，因此受天电干扰的影响也是大小不同的。例如，
夏季比冬季严重，赤道比两极严重，在太阳黑子发生变动的年份
01. 加性噪声
1）单频噪声它主要指无线电干扰。因为电台发射的频谱集中在比较窄的频
率范围内，因此可以近似地看作是单频性质的。另外，像电源交流
电，反馈系统自激振荡等也都属于单频干扰。它的特点是一种连续波干扰，并且其频率是可以通过实测来确定的，因此在采取适当的措施后就有可能防止。
01. 加性噪声
天电干扰更为加剧。这类干扰所占的频谱范围很宽，并且不像无线电干扰那样频率是固定的，因此对它所产生的干扰影响很难防止。
01. 加性噪声
（4）内部噪声它来源于信道本身所包含的各种电子器件、转换器以及天线
或传输线等。例如，电阻及各种导体都会在分子热运动的影响下
产生热噪声，电子管或晶体管等电子器件会由于电子发射不均匀等产生散弹噪声。这类干扰的特点是由无数个自由电子作不规则运动所形成的，因此它的波形也是不规则变化的，在示波器上观察就像一堆杂乱无章的茅草一样，通常称之为起伏噪声。由于在数学上可以用随机过程来描述这类干扰，因此又可称为随机噪声，或者简称为噪声。

第4章微波收发技术--噪声和接收机灵敏度(本)

– 系统的内部附加噪声
Na
– Pn=Na+NinGa
NF N a N inG a N inGa
N a kT 0 BnG a kT 0 B nG a
Noise (in)
Na
Noise (in) x Gain [N in G]
Gain 20dB NF 10dB
To= 290K
Nin at 290K
而
Po,min No
SNRo,min是所要求的最低输出信噪比，因
此灵敏度为Pin,min=kB[Ta+(F-1) T0](SNR)o,min
灵敏度的定量表达式(3)
灵敏度用dB表示
P i,n m(d in ) B 1 m l0 o k T g a F 1 T 0 ( d B /H ) m 1 z l0 o B )g(
级联系统中的噪声系数(2)
G1,F1,Bn
G2,F2,Bn
kT0Bn
N a2(F 21)k0T B nG 2
Na2
总附加功率
Na1
Na1G2
总噪声功率
kT0Bn
kT0BnG1
kT0BnG1G2
Nou t k0T BnF1G2 N a1(F 11)k0T B nG 1
级联系统中的噪声系数(3)
Nou t k0T BnF1G2 N ou N ta 2 N a 1 G 2 k0 B T n G 1 G 2 N a2(F 21)k0T B nG 2
F
F1
F2 1 G1
N a1(F 11)k0T B nG 1
对N级级联系统 FF 1F G 2 11G F 3 1 G 2 1 ...G .1 G F .2 N .. G .1 N . 1

4-3 信道中的噪声与干扰

7
信道中的噪声和干扰（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
② 敌方施放的恶意干扰包括： z 定频式干扰 z 瞄准式干扰 z 阻塞式干扰 z 扫频式干扰
8
信道中的噪声和干扰
通常将加性噪声Ν (ｔ)分为自然噪声和人为干扰两类信道噪声和干扰降低了接收信号的信干比，从而影响了接收机的正常工作，导致模拟通信产生失真、数字通信产生误码
3
信道中的噪声和干扰
一、信道中的噪声
① 自然噪声包括自然界辐射的噪声和接收机内部的热噪声
② 热噪声是任何温度高于绝对零度的电子设备所固有的。热噪声来自电阻性元器件中电子的热运动。
自然噪声的影响
大气噪声
太阳噪声
银河噪声
影响频段
主要对超短波低端的是一个宽带噪声，辐射强频率较高，是超短波波段
无线电通信系统产生干扰， 30 ～ 100MHz
度随频率升高而增大，宽带通信系统比窄带Байду номын сангаас信系
干扰的重要来源，据测量，在18~160 MHz波段
内的干扰电平和频率的立
频段，干扰强度有限统受太阳噪声影响严重
方成正比
6
_《__通__信__原__理__》____国__防__科__技__大__学__电__子__科__学__与__工__程__学__院_____马__东__堂___
信道中的噪声和干扰（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
① 己方和民用设备造成的干扰包括： z 同频干扰；邻频干扰 z 互调干扰；杂散辐射干扰 z 谐波辐射干扰
4
_《__通__信__原__理__》____国__防__科__技__大__学__电__子__科__学__与__工__程__学__院_____马__东__堂___

通信原理第7版第4章(樊昌信版)课件

正确
错误
Pe P(0)P(1/ 0) P(1)P(0 /1)
学习交流PPT
24
四进制无记忆编码信道

0
1
发送端2
3
学习交流PPT
0
1
接收 2端
3
25
§4.4
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
学习交流PPT
26
恒参信道特性及其对信号传输的影响
线性时不变系统
• 特点：传输特性随时间缓变或不变。
传播路径天波传播方式
学习交流PPT
6
无线信道
视线传播 line-of-sight
d
频率： > 30 MHz
h
发射
特性：直线传播、穿透电离层天线 r
用途：卫星和外太空通信
传播途径
d
D
接收天线
r
超短波及微波通信
视线传播方式
距离：与天线高度有关
D2 D2 h (m)
8r 50
D 为收发天线间距离(km)
So()C()Si()
C n (t )
学习交流PPT
22
不同的物理信道具有不同的特性C() = 常数（可取1）
加性高斯白噪声信道模型
学习交流PPT
23
§4.3.2 编码信道模型模型：可用转移概率来描述。
二进制无记忆编码信道模型
P(0/0) + P(1/0) = 1
P(1/1) + P(0/1) = 1
例如设收发天线的架设高度均为40 m，则最远通信距离为：
D = 44.7 km
学习交流PPT
7
微波中继（微波接力）卫星中继（静止卫星、移动卫星）平流层通信

第四章《通信原理》信道

理想无失真信道，理想无失真信道，它的
H ( jω ) = ke
jω t d
H ( jω ) = k 幅频特性 (ω ) = ωt d 相频特性
实际的信道往往不能满足这些要求。例如电话信号实际的信道往往不能满足这些要求。的频带在300Hz 3400Hz范围内 300Hz范围内；的频带在300Hz-3400Hz范围内；而电话信道的幅频特性和相频特性示于下图。
调制信道编码信道
1、调制信道指从调制器输出到解调器输入端的所有变换装置及传输媒介。因为从调制解调角度而言，及传输媒介。因为从调制解调角度而言，调制信道仅对已调信号进行传输，因此可视为一个整体。对已调信号进行传输，因此可视为一个整体。
2、编码信道、指从编码器输出到译码器输入端的所有变换装置及传输媒介。因为从编译码的角度而言，及传输媒介。因为从编译码的角度而言，它们之间的一切环节只起了传输数字信号的作用，一切环节只起了传输数字信号的作用，因此可视为一个整体。个整体。
第四章信道
在讲通信系统模型中我们知道，在讲通信系统模型中我们知道，信道是信息传输的媒介。它可分为两大类：有线信道和无线信道。输的媒介。它可分为两大类：有线信道和无线信道。传统的固定电话网用有线信道作为传输媒介。传统的固定电话网用有线信道作为传输媒介。而无线电广播则是用无线信道传播电台节目。线电广播则是用无线信道传播电台节目。信号在信道中传输，一方面受信道特性的影响；信号在信道中传输，一方面受信道特性的影响；另一方面还要受到信道中噪声的影响。另一方面还要受到信道中噪声的影响。本章简单介绍信道特性和信道中的噪声，绍信道特性和信道中的噪声，以及信道特性对信号传输的影响。传输的影响。
一、加性噪声的分类

通信原理(Ⅱ)信道噪声

来自相邻电台或其他电子设备，其频谱或频率位
窄带噪声：置通常是确知的或可以测知的。可以看作是一种
非所需的连续的已调正弦波。
起伏噪声：包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声和宇宙噪声等。
讨论噪声对于通信系统的影响时，主要是考虑起伏噪声，特别是热噪声的影响。下面讨论热噪声和窄带噪声.
2
4.5 信道中的噪声
4.5 信道中的噪声
噪声：信道中存在的不需要的电信号。又称加性干扰。
一、按噪声来源分类
人为噪声－例：开关火花、电台辐射自然噪声－例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热
噪声
1
4.5 信道中的噪声
二、按噪声性质分类
脉冲噪声：是突发性地产生的，幅度很大，其持续时间比间
隔时间短得多。其频谱较宽。例如电火花.
Pn (f0)
Pn(f0) －原噪声功率谱密度曲
线的最大值
接收滤波器特性
Pn(f)
噪声等效带宽
利用噪声等效带宽的概念，在后面讨论
通信系统的性能时，可以认为窄带噪声
图4-19 噪声功率谱特性
的功率谱密度在带宽Bn内是恒定的。
5
1. 热噪声
来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。频率范围：均匀分布在大约 0 ～ 1012 Hz。热噪声电压有效值：
V 4kTRB
(V)
式中 k = 1.38 10-23（J/K）－波兹曼常数； T －热力学温度（ºK）； R －阻值（）； B －带宽（Hz）。
Pn(f) －双边噪声功率谱密度
4
4.5 信道中的噪声
3.噪声等效带宽

Bn
Pn ( fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)df 2Pn ( f0 )

通信原理_第四章信道

内容简介第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章
通信原理
第四章
信
道
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短波电离层反射信道 (1) 传播路径
地面高度为60km — 400km
反射层入射角φo 4000km D F2 F1 E 吸收层
地球
■ □ □ □
电离层：各个层次的高度、厚度、电子密度等都会随时间变化。一次或多次反射的距离也会发生变化，且与入射角有关。不同层次（F1、F2）的不同高度上都会产生反射。
通信原理
4.1 无线信道
第四章
信
道
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通信原理
第四章
信
道
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一地球大气层的结构：
对流层：地面上 0 ~ 10 km 平流层：约10 ～ 60 km 电离层：约60 ～ 400 km
60 km 对流层 10 km 0 km 地面电离层
典型的模拟信道是调制信道。典型的数字信道是编码信道。
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通信原理
第四章
信
道
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引言（调制信道与编码信道）调制信道与编码信道分别是模拟信道与数字信道的典型例子。
自编码器
调制器
发送转换器
传输媒体调制信道编码信道
第四章
信
道
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通信卫星
卫星中继信道
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通信原理

第四章—信道与噪声

e i （t） f[ .] e o (t)=f[e i (t)]+n(t)

n(t)
e e 其中， i (t )是输入的已调信号； 0 (t )是信道总的输出； n(t ) 是加性噪声（或称加性干扰）； f ei (t )是线性失真，时变损耗等 6
图二对端调制信道模型
2 信道的数学模型（续）

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3 信道举例（续）

双绞线
12
3 信道举例（续）

同轴电缆
同轴电缆共有四层。它的内部共有两层导体排列在同一轴上，所以称为“同轴”。外导体是一个圆柱形的空管（在可弯曲的同轴电缆中，它可以由金属丝编织而成），内导体是金属线（芯线）。它们之间填充着介质。几根同轴线管往往套在一个大的保护套内，另外还装入一些二芯扭绞线对或四芯线组，作为传输控制信号之用。

举例：卫星通信用于移动通信业务
最具代表性的就是“铱”系统（Iridium System）。这是由Motorola公司开发的全球移动卫星通信系统，“铱”系统利用低轨道卫星群来实现全球（卫）星际移动通信。整个系统主要由卫星、地面测控设备与关口站，以及用户终端三部分组成。 “铱”系统的主体由66颗在低轨道上运行的卫星群构成，卫星分别配置在11个极地轨道平面上，每个轨道平面有11颗工作卫星和1颗备用星（轨道高度780km），可使地球表面的每一点都处于至少一颗卫星的覆盖下，小型化的卫星宽1m、高2m，重约700kg，它们之间通过电子通信相连，持续提供世界范围的服务。星上每副天线覆盖37个直径为468km的小区，工作频段为1．6GHZ（L波段），星际间链路和汇接站则工作在23GHZ的Ka波段频率上。卫星寿命5-8年。 24

通信原理第4章

人为噪声－例：开关火花、电台辐射
自然噪声－例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声
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4.5 信道中的噪声

热噪声
来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。 12 Hz。频率范围：均匀分布在大约 0 ～ 10 热噪声电压有效值：

V 4kTRB
(V)
式中
k = 1.38 10-23（J/K）－波兹曼常数； T －热力学温度（º K）； R －阻值（）； B －带宽（Hz）。性质：高斯白噪声
4.2 无线信道--频带与电波传播
电子科技大学通信学院
12/52 12
4.2 无线信道--频带与电波传播
电子科技大学通信学院
13/52 13
4.2 无线信道

无线电视距中继信道
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4.2 无线信道

卫星中继信道
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4.2 无线信道

无线电广播与移动通信信道
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4.3 信道的数学模型
广义信道：从消息传输观点出发，把信道范围扩大（包含通信系统中某些环节）以后定义的信道。常用于通信系统性能分析。

衰减随时间变化时延随时间变化多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径
的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。
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4.4 信道特性对信号传输的影响
产生多径效应的分析
多径传播示意图
25
4.4 信道特性对信号传输的影响

多径效应分析：设发射信号为 A cos0t 接收信号为
R(t)：是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号。
结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号。