现代通信原理与技术第二版第3章答案张辉 曹丽娜

sIuJ tpIuJ oIuJ dIuKJHtjIuJ oIuJ 在 通 信 系 统 中 K绝 大 部 分 实 际 信 道 可 以 用 以 上 三 种 信 道 模 型 来 表 征
IJ
图
带 有 加 性 噪 声 的 线 性 时 变 滤 波 器 信 道 图
内 容 提 要
信 道 的 定 义 和 分 类
信 道 是 指 以 传 输 媒 质 为 基 础 的 信 号 通 道 K有 狭 义 信 道 和 广 义 信 道 之 称
狭义信道
狭义信道仅指传输媒质分为有线信道和 无 线 信 道 两 类有 线 信 道 包 括 明 线 对 称 电 缆 同轴电缆及光纤等无线信道 包 括 地 波 传 播 短 波 电 离 层 反 射 超 短 波 或 微 波 视 距 中 继 人 造 卫 星 中 继 散 射 及 移 动 无 线 电 信 道 等
相 频 特 性 的 导 数 K即
IJ
eIJ e
ue
它 表 示 对 信 号 的 不 同 频 率 成 分 具 有 相 同 的 迟 延 K如 图
IdJ所 示
IJ
由式I
图
理想信道的幅频特性 相频特性和群迟延 频率特性
J可 得 理 想 恒 参 信 道 的 冲 激 响 应 为
iIuJ L Iu ueJ
论何种广义信道K传输媒质是其主要部分K通 信 效 果 的 好 坏K在 很 大 程 度 上 将 依 赖 于 传 输 媒质的特性
信 道 的 数 学 模 型
建立信道模型的目的是为了描述实际物理信
道 的 特 性 K它 有 助 于 通 信 系 统 的 分 析 和 设 计
调制信道模型 调制信道是为研究调制与解调问题而定义的
二 进 制 编 码 信 道 模 型
编码信道模型
编 码 信 道 是 一 种 数 字 信 道 或 离 散 信 道 其 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 常 见 的 二 进 制 无 记 忆 编 码 信 道 模 型 如 图
所示其中 QIL J和 QIL J
两种失真及其影响
在 实 际 中 K如 果 信 道 传 输 特 性 偏 离 了 理 想 信 道 特 性 K就 会 使 信 号 产 生 以 下 失 真 M
J幅度 频率失真
它 是 指 信 号 中 不 同 频 率 的 分 量 分 别 受 到 信 道 不 同 的 衰 减 它 会 使 通 过 它 的 信 号 波 形 产
于图
所 示 的 二 进 制 无 记 忆 编 码 信 道 K则 有 M
QIL J QIL J QIL J QIL J
恒 参 信 道 的 特 性 及 其 对 信 号 传 输 的 影 响
恒 参 信 道 的 传 输 媒 质 基 本 不 随 时 间 变 化 K它 对 信 号 传 输 的 影 响 是 确 定 的 或 者 是 变 化 极
综上所述K恒参信道通常用它 的 幅 频 特 性 及 相 频 特 性 来 表 述这 两 个 特 性 的 不 理 想K 将 是 损 害 信 号 传 输 特 性 的 重 要 因 素 实 际 中 常 采 用 均 衡 措 施 去 补 偿 信 道 的 传 输 特 性
随 参 信 道 的 特 性 及 其 对 信 号 传 输 的 影 响
为正确转移概率K而 QIL J和 QIL J为错误转移概率若 QIJ和 QIJ分别表示发送
符 号 和 符 号 的 先 验 概 率 K则 输 出 总 的 错 误 概 率 为
Qf QIJQIL J QIJQIL J
无记忆的含义是指信道噪声或其它因素导致输出数字序列发生错误是统计独立的 对
gPtjIuJQ可 以 表 示 为 信 道 单 位 冲 激 响 应dIuJ与 输 入 信 号 的 卷 积 K即
tpIuJ dIuJHtjIuJ
IJ
或
TpIJ DIJTjIJ
IJ
其中KDIJ表示信道传输特性对于信号来说KDIJ可看成是乘性干扰因 此K分 析 信 道
对信号的具体影响K归结为了解dIuJI或 DIJJ与oIuJ的特性
线性失真在话音传输中K由于人耳对相频失 真 不 太 敏 感K因 此 相 频 失 真 对 模 拟 话 音 传 输

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影 响 不 明 显 如 果 传 输 数 字 信 号 K相 频 失 真 同 样 会 引 起 码 间 干 扰 K特 别 当 传 输 速 率 较 高 时 K 相 频 失 真 会 引 起 严 重 的 码 间 干 扰 K使 误 码 率 性 能 降 低
所 示 这
种 信 道 在 数 学 上 可 表 示 为 带 有 加 性 噪 声 的 线 性 滤 波 器 K该 信 道 输 出 为
sIuJ tpIuJ oIuJ dIuJHtjIuJ oIuJ 式 中 KH 为 卷 积 运 算
IJ
I JDIJ在 信 号 频 带 范 围 之 内 不 是 常 数 K且 随 时 间 变 化 K其 模 型 如 图
短波电离层反射信道 超短波流星余迹散射 信 道 超 短 波 及 微 波 对 流 层 散 射 信 道 超 短 波
电离层散射以及超短波超视距绕射等信道
在 常 用 物 理 信 道 中 KDIJ的 特 性 有 以 下 三 种 典 型 形 式 M I JDIJ是 常 数 K或 在 信 号 频 带 范 围 之 内 是 常 数 这 类 信 道 模 型 如 图 道的输出为
生 失 真 K若 在 这 种 信 道 中 传 输 数 字 信 号 K则 会 引 起 相 邻 数 字 信 号 波 形 之 间 在 时 间 上 的 相 互
重 叠 K造 成 码 间 干 扰
J相位 频率失真
它 是 指 信 号 中 不 同 频 率 的 分 量 分 别 受 到 信 道 不 同 的 迟 延 相 频 失 真 和 幅 频 失 真 都 属 于
第 章信 道 与 噪 声

其缓慢的因此K恒参信道可等效为一个线性 时 不 变 网 络K可 以 借 助 信 号 通 过 线 性 系 统 的 分析方法来进行分析
传输特性与无失真传输条件
线性网络的传输特性 IIJ可用幅频特性bI IJbY 和 相 频 特 性IJY 共 同 来 描 述 满 足 无 失 真 传 输 条 件 的 恒 参 信 道 是 理 想 恒 参 信 道 K其 等 效 的 线 性 网 络 传 输 特 性 为
广义信道
广义信道除了包括传输媒质 外K还 包 括 有 关 的 转 换 装 置K如 发 送 设 备 接 收 设 备 馈 线 与 天 线 调 制 器 解 调 器 等 这 种 在 狭 义 信 道 的 基 础 上 K扩 大 范 围 的 信 道 称 为 广 义 信 道 它 的 引 入 为 通 信 系 统 的 一 些 基 本 问 题 的 研 究 带 来 了 方 便 广 义 信 道 按 照 它 包 括 的 功 能 K又
可 分 为 调 制 信 道 编 码 信 道 等 K如 图
所示
调 制 信 道 是 为 了 方 便 研 究 调 制 与 解 调 问 题 而 定 义 的 这 时 我 们 所 关 心 的 是 调 制 器 输 出
图
调 制 信 道 与 编 码 信 道
第 章信 道 与 噪 声

的 信 号 形 式 解 调 器 输 入 端 信 号 与 噪 声 的 最 终 特 性 编码信道是为了便于研 究 数 字 通 信 系 统 中 的 编 码 与 译 码 问 题 而 定 义 的其 范 围 指 图 中编码器输出端至解码器输入端的部分 需要指出K如果研究的对象和关心的问题 不 同K还 可 以 定 义 其 它 形 式 的 广 义 信 道无
信道模型

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图
加 性 噪 声 信 道 模 型 图
带 有 加 性 噪 声 的 线 性 滤 波 器 信 道
I JDIJ在 信 号 频 带 范 围 之 内 不 是 常 数 K但 不 随 时 间 变 化 K其 模 型 如 图
视 距 传 播 卫 星 中 继 光 导 纤 维 以 及 光 波 视 距 传 播 等 都 属 于 恒 参 信 道
若 DIJ随时间随机快变化K这类信道称为随机参量信道K简称随参信道如短波电离 层反射信道 各种散射信 道 超 短 波 移 动 通 信 信 道 等常 见 的 随 参 信 道 有 陆 地 移 动 信 道
根据信道传输特性 DIJ不 同 的 时 变 特 性K调 制 信 道 又 可 分 为 恒 参 信 道 和 随 参 信 道 两
大类
若 DIJ基 本 不 随 时 间 变 化 K即 信 道 对 信 号 的 影 响 是 固 定 的 或 变 化 极 为 缓 慢 的 K这 类 信 道 称 为 恒 定 参 量 信 道 K简 称 恒 参 信 道 如 架 空 明 线 电 缆 中 长 波 地 波 传 播 超 短 波 及 微 波

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第 章信 道 与 噪 声
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大 纲 要 求
信 道 的 定 义 、分 类 和 模 型 ； 恒参信道的传输特性及其对信号传输的影响； 随 参 信 道 传 输 媒 质 的 特 点 ，多 径 传 播 对 信 号 传 输 的 影 响 ； 信 道 容 量 的 概 念 ，香 农 公 式 ； 信道加性噪声的统计特性。
所 示 该 信
sIuJ tpIuJ oIuJ dtjIuJ oIuJ
IJ
式 中Kd是信道衰减因子K通常可取d N由于加性噪声oIuJ通常是一种高斯噪声K该信道
模 型 通 常 称 为 加 性 高 斯 噪 声 信 道 它 在 通 信 系 统 的 分 析 和 设 计 中 是 常 用 的 K也 是 最 主 要 的
IJ
若 输 入 信 号 为tIuJK则 理 想 恒 参 信 道 的 输 出 为
sIuJ LtIu ueJ
IJ