通信原理信道
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通信原理(樊昌信)第4章信道
有线信道
基带同轴电缆：
50Ω，多用于数字基带传输 速率可达10Mb/s 传输距离<几千米
宽带（射频）同轴电缆：
75Ω，用于传输模拟信号 多用于有线电视（CATV）系统 传输距离可达几十千米
有线信道
光纤
结构：
纤芯 包层
按折射率分类：
阶跃型 梯度型
按模式分类：
多模光纤 单模光纤
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
h D2 D2 (m) 8r 50
D 为收发天线间距离(km)
例如 设收发天线的架设 高度均为40 m，则最 远通信距离为：
表 有线信道的线路种类、构造、特征和主要用途
线路种类 双绞线
同轴电缆 光纤
构造
特征
主要用途
便宜、构造简单，
传输频带宽，有漏 话现象，容易混入 杂音
电话用户线 低速LAN
价格稍高，传输
频带宽，漏话感应 少，分支、接头容 易
CATV分配电缆 高速LAN
低损耗，频带宽， 国际间主干线
重量轻，直径小，
国内城市间主
对流层：约 0 ~10 km 平流层：约 10~60 km 电离层：约 60~400 km
60 km
10 km 0 km
电磁波的传播方式：
地波 ground- wave
频率： < 2 MHz 特性：有绕射能力 距离：数百或数千米 用于：AM广播
通信原理ppt课件——第三章
输出信号
两条路径信道模型
34
频域表示 信道传输函数为
35
信道幅频特性为
若两条路径的相对时 延差 固定，则信 道的幅频特性为：
36
若两条路径的相对时延差相对时延
差
是随机参量 ，则信道的幅
频特性为：
多径传播信道的相关带宽 ——信道传输特性相邻两个零点之间的频率间隔
信道最大多径时延差
37
• 如果信号的频谱比相关带宽宽，则会产生严重的频率 选择性衰落，为了减少频率选择性衰落，就应使信号 的频谱小于相关带宽（通常选择信号带宽为相关带宽 的1/3~1/5）
（噪声）。
根据以上几条性质，调制 信道可以用一个二端口线 性时变网络来表示，该网 络称为调制信道模型：
调制信道模型
4
二端口的调制信道模型，其输出与输入的关系有
一般情况下，
可以表示为信道单位冲激响应c(t)与输入
பைடு நூலகம்
信号的卷积， c(t)的傅里叶变换C(w)是信道传输函数：
或
可看成是乘性干扰
根据信道传输函数 的时变特性的不同，将物理信道分为
21
➢自由空间传播 ——当移动台和基站天线在视距范围之内，这时
电波传播的主要方式是直射波，其传播可以按自由 空间传播来分析。
设发射机输入给天线功率为 (W)，则接收天线 上获得的功率为
22
自由空间传播损耗定义为 当发射天线增益和接收天线增益都等于1时
用 dB可表示为
自由空间传播损耗与距离d的平 方成正比，距离越远损耗越大
发送信号
单一频率正弦波
陆地移动多径传播
多径信道一共有n条路径，各条 路径具有时变衰耗和时变传输 时延且各条路径到达接收端的 信号相互独立，则接收端接收 到的合成波为
《通信原理》信道编码
混合系统模型
11.2.2 信道编码的分类
· 按照不同功能分为检错码、纠错码和纠删码。检错码只具备检查码组错误的功能 纠错码还能对部分错误进行纠正。纠删码对超出纠错范围的误码能将其删除。
· 按照纠正错误的类型不同，分为纠正随机错误的码和纠正突发错误的码。随机错 误的误码从统计上是彼此独立的，同一个码组内发生若干个码元错误的概率远远 低于只有一两个码元错误的概率。这意味着信道编码哪怕只纠正每个码组内一两 个码元错误，也可使得整个系统的误码率大幅度下降。但有时信道中出现强度大 持续时间长的脉冲噪声，使连串的码元受到干扰，称为突发错误。例如连续若干 位的0变成1。这时必须用专门针对突发错误信道编码方式。
第11章 信道编码
11.1 信道编码基础知识
11.1.1 信道编码的概述
在信息码元中插入一些冗余码元（监督码元），使得整体码元具有一定规律。 当出现传输错误时，可以通过规律，对错误进行检测乃至纠正。
信道编码译码示意图
11.1.2 信道编码检错纠错的原理
11.1.3 几个相关概念
· 码率：R＝k/n=k/(k+r)。 · 编码增益：采用信道编码，对系统信噪比的要求要低一些，这个倍数称为编码增益 · 许用码组和禁用码组：即合法码组和非法码组。一旦接收方出现非法码组，说明传
· 最大似然译码：对于接收到的编码序列y，计算发送方发送哪一种码组x i 时，接 收到y的概率最大。即根据似然函数P ( y / x i )确定。
11.2 信道编码的分类
1.
差错控制方法
· 差错控制方法，分为检错重发（ARQ），前向纠错（FEC）和混合方式三种。
· 检错重发系统（ARQ），又分为停发等候重发，返回重发和选择重发三种。
· 按照信息码元和监督码元之间的制约规则不同，分为分组码和卷积码。分组码是 指在每一组码元（k位信息码元和r 位附加监督码元）中，所有的监督码元取值， 仅仅与这一组的k位信息码元有关，而与其他组的信息码元无关。分组码编码器属 于无记忆的系统。而卷积码则是指r 位附加监督码元不仅与本码组内的k位信息码 元有关，还与之前其他码组的若干位码值有关。卷积码的编码器具有记忆功能
11.2.2 信道编码的分类
· 按照不同功能分为检错码、纠错码和纠删码。检错码只具备检查码组错误的功能 纠错码还能对部分错误进行纠正。纠删码对超出纠错范围的误码能将其删除。
· 按照纠正错误的类型不同，分为纠正随机错误的码和纠正突发错误的码。随机错 误的误码从统计上是彼此独立的，同一个码组内发生若干个码元错误的概率远远 低于只有一两个码元错误的概率。这意味着信道编码哪怕只纠正每个码组内一两 个码元错误，也可使得整个系统的误码率大幅度下降。但有时信道中出现强度大 持续时间长的脉冲噪声，使连串的码元受到干扰，称为突发错误。例如连续若干 位的0变成1。这时必须用专门针对突发错误信道编码方式。
第11章 信道编码
11.1 信道编码基础知识
11.1.1 信道编码的概述
在信息码元中插入一些冗余码元（监督码元），使得整体码元具有一定规律。 当出现传输错误时，可以通过规律，对错误进行检测乃至纠正。
信道编码译码示意图
11.1.2 信道编码检错纠错的原理
11.1.3 几个相关概念
· 码率：R＝k/n=k/(k+r)。 · 编码增益：采用信道编码，对系统信噪比的要求要低一些，这个倍数称为编码增益 · 许用码组和禁用码组：即合法码组和非法码组。一旦接收方出现非法码组，说明传
· 最大似然译码：对于接收到的编码序列y，计算发送方发送哪一种码组x i 时，接 收到y的概率最大。即根据似然函数P ( y / x i )确定。
11.2 信道编码的分类
1.
差错控制方法
· 差错控制方法，分为检错重发（ARQ），前向纠错（FEC）和混合方式三种。
· 检错重发系统（ARQ），又分为停发等候重发，返回重发和选择重发三种。
· 按照信息码元和监督码元之间的制约规则不同，分为分组码和卷积码。分组码是 指在每一组码元（k位信息码元和r 位附加监督码元）中，所有的监督码元取值， 仅仅与这一组的k位信息码元有关，而与其他组的信息码元无关。分组码编码器属 于无记忆的系统。而卷积码则是指r 位附加监督码元不仅与本码组内的k位信息码 元有关，还与之前其他码组的若干位码值有关。卷积码的编码器具有记忆功能
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。
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-信道-PPT课件
4
•编码信道模型: 二进制信号、无记忆信道，
0 P(0/1) 1 P(1/1)
P(0/0)
P(1/0)
0 1
其中，P(0/0), P(1/1) － 正确转移概率 P(0/1), P(1/0) － 错误转移概率 转移概率 － 决定于编码信道的特性 P(0/0) = 1 - P(1/0) P(1/1) = 1 - P(0/1)
13
通信卫 星
电离层
地—电离层 波导传 播
电离层
天波传 播
地球
地球 外大气 层及行星 际空间 电波传播
视距传 播 对流层 散射传播 电离层 散射传播 (b)
(a)
14
无线电中继
图1.4.4 无线电中继
15
静止卫星中继通信
16
平流层中继通信
HAPS(High
Altitude Platform Station)
11
(5)散射传播。 这是利用对流层或电离层介质中的不均匀体或流 星余迹对无线电波的散射作用而进行的传播。利用散 射传播实现通信的方式目前主要是对流层散射通信， 其常用频段为 0.2 ～ 5MHz ，单跳距离可达 100 ～ 500km 。 电离层散射通信只能工作在较低频段 30～60MHz， 单跳距离可达1000～2000km，但因传输频带窄，其应 用受到限制。 流星余迹持续时间短，但出现频繁，可用于建立 瞬间通信，常用通信频段为 30～70MHz，单跳通信可 达2000km。实际的流星余迹通信除了利用散射传播外， 还可利用反射进行传播。
3
通常， f [ei(t) ] 可以表示为：k(t) ei(t)， 此时， eo(t) = k(t) ei(t) + n(t) 其中k(t)表示时变线性网络的特性 ，称为乘性干扰。
•编码信道模型: 二进制信号、无记忆信道，
0 P(0/1) 1 P(1/1)
P(0/0)
P(1/0)
0 1
其中，P(0/0), P(1/1) － 正确转移概率 P(0/1), P(1/0) － 错误转移概率 转移概率 － 决定于编码信道的特性 P(0/0) = 1 - P(1/0) P(1/1) = 1 - P(0/1)
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通信卫 星
电离层
地—电离层 波导传 播
电离层
天波传 播
地球
地球 外大气 层及行星 际空间 电波传播
视距传 播 对流层 散射传播 电离层 散射传播 (b)
(a)
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无线电中继
图1.4.4 无线电中继
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静止卫星中继通信
16
平流层中继通信
HAPS(High
Altitude Platform Station)
11
(5)散射传播。 这是利用对流层或电离层介质中的不均匀体或流 星余迹对无线电波的散射作用而进行的传播。利用散 射传播实现通信的方式目前主要是对流层散射通信， 其常用频段为 0.2 ～ 5MHz ，单跳距离可达 100 ～ 500km 。 电离层散射通信只能工作在较低频段 30～60MHz， 单跳距离可达1000～2000km，但因传输频带窄，其应 用受到限制。 流星余迹持续时间短，但出现频繁，可用于建立 瞬间通信，常用通信频段为 30～70MHz，单跳通信可 达2000km。实际的流星余迹通信除了利用散射传播外， 还可利用反射进行传播。
3
通常， f [ei(t) ] 可以表示为：k(t) ei(t)， 此时， eo(t) = k(t) ei(t) + n(t) 其中k(t)表示时变线性网络的特性 ，称为乘性干扰。
通信原理第二章(信道)习题及其答案
第二章（信道）习题及其答案【题2－1】设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为0()()d H K t ωϕωω⎧=⎨=-⎩其中，0,d K t 都是常数。
试确定信号()s t 通过该信道后的输出信号的时域表达式，并讨论之。
【答案2－1】 恒参信道的传输函数为：()0()()d j t j H H e K e ωϕωωω-==，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0()()d h t K t t σ=-。
根据0()()()i V t V t h t =*可得出输出信号的时域表达式：000()()()()()()d d s t s t h t s t K t t K s t t δ=*=*-=-讨论：题中条件满足理想信道（信号通过无畸变）的条件：()d d H ωωφωωτττ⎧=⎨⎩常数（）＝－或＝ 所以信号在传输过程中不会失真。
【题2－2】设某恒参信道的幅频特性为[]0()1cos d j t H T e ωω-=+，其中d t 为常数。
试确定信号()s t 通过该信道后的输出表达式并讨论之。
【答案2－2】 该恒参信道的传输函数为()0()()(1cos )d j t j H H e T e ωϕωωωω-==+，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0011()()()()22d d d h t t t t t T t t T δδδ=-+--+-+根据0()()()i V t V t h t =⊗可得出输出信号的时域表达式：0000011()()()()()()()2211 ()()()22d d d d d d s t s t h t s t t t t t T t t T s t t s t t T s t t T δδδ⎡⎤=⊗=⊗-+--+-+⎢⎥⎣⎦=-+--+-+讨论：和理想信道的传输特性相比较可知，该恒参信道的幅频特性0()(1cos )H T ωω=+不为常数，所以输出信号存在幅频畸变。
其相频特性()d t ϕωω=-是频率ω的线性函数，所以输出信号不存在相频畸变。
通信原理基本概念总结
通信原理基本概念总结1. 通信原理：通信原理是指在信息传输过程中，通过发射、传输和接收的方式实现信息的有效传递和交流的一种基本规律。
2. 信号：信号是指携带信息的电、声、光、磁等形式的波动或变化。
信号可以分为模拟信号和数字信号两种形式。
3. 传输媒介：传输媒介是指信息信号在传输过程中所需要经过的媒介，包括导线、电缆、光纤等。
传输媒介的选择与传输距离、传输速率和传输质量有关。
4. 调制与解调：调制是指将原始信号转换为适合传输的信号形式，解调则是将传输过程中获得的信号还原成原始信号。
调制解调主要有模拟调制解调和数字调制解调两种方式。
5. 信道：信道是指信号在传输媒介中的传播路径。
信道可以是有线或无线的。
有线信道包括电缆、光纤等，无线信道包括无线电波、微波等。
6. 编码与解码：编码是将信息转换成适合信道传输的信号形式，解码则是将接收到的信号转换成原始信息。
编码和解码是通信系统中的关键技术。
7. 噪声：噪声是指干扰信号的非期望的信号。
噪声来源包括天线、电路、器件等。
在通信中，需要通过一系列的技术手段对噪声进行抑制和消除。
8. 带宽与频谱：带宽是指信号在频率上所占据的范围，是衡量信号频率特性的一个重要参数。
频谱则是将信号的频率特性图形化显示。
9. 多路复用：多路复用是指将多个信号通过同一信道传输的技术，从而提高信道的利用率。
常见的多路复用技术有频分复用、时分复用和码分复用等。
10. 错误检测与纠正：错误检测与纠正是在通信过程中对传输过程中产生的错误进行检测和纠正的技术。
常用的错误检测与纠正方法有奇偶校验、循环冗余校验等。
以上是通信原理的基本概念总结，了解这些概念可以帮助我们更好地理解通信技术的工作原理和应用。
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P(0/0) = 1 - P(1/0) P(1/1) = 1 - P(0/1)
通信原理信道
5
➢ 四进制
0
1
发 送 端2
3
0
1
接 收 2端
3
通信原理信道
6
3.3 无线信道
无线信道主要由无线电波和光波作为传输载体。
在光波中，红外线、激光是常用的信号载体，前 者广泛用于短距离通信，如电视、录像机、空调器等 家用电器使用的遥控装置；后者可用于建筑物之间的 局域网连接，因为它具有高带宽和定向性好的优势， 但是，由于受天气、热气流或热幅射等影响，使得它 的工作质量存在不稳定性。
通信原理信道
13
通 信卫 星
电 离层 天 波传 播
地球 (a)
地—电 离 层 波 导传 播
电 离层
地球
外 大气 层及 行 星 际 空间 电波 传 播
视 距传 播 对 流层 散射 传 播 电 离层 散射 传 播
(b)
通信原理信道
14
无线电中继
图1.4.4 无线电中继
通信原理信道
15
静止卫星中继通信
第三章 信 道
3.1 信道的定义：
通俗地说，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。
通信原理信道
1
编码器 器 调 输出 制
器发 质媒 转 换
器收 转 换
频率：> 30 MHz
通信原理信道
11
(5)散射传播。
这是利用对流层或电离层介质中的不均匀体或流 星余迹对无线电波的散射作用而进行的传播。利用散 射传播实现通信的方式目前主要是对流层散射通信， 其常用频段为0.2～5MHz，单跳距离可达100～500km。
电离层散射通信只能工作在较低频段30～60MHz， 单跳距离可达1000～2000km，但因传输频带窄，其应 用受到限制。
通信原理信道
16
平流层中继通信
HAPS(High Altitude Platform Station)
通信原理信道
17
蜂窝网
通信原理信道
移动 交换 中心
电话
交换
中心
18
3.4 有线信道
1)双绞线(TwistedPair)
通信原理信道
3
通常， f [ei(t) ] 可以表示为：k(t) ei(t)， 此时， eo(t) = k(t) ei(t) + n(t)
其中k(t)表示时变线性网络的特性 ，称为乘性干扰。 k(t) － 一个复杂的函数，反映信道的衰减、线性失真、
非线性失真、延迟 … 等。
最简单情况：k(t) = 常数，表示衰减。
由于无线电波传播距离远，能够穿过建筑物，而
且既可以全方向传播，也可以定向传播，因此绝大多
数无线通信都采用无线电波作为信号传输的载体。为
了合理、充分地利用无线电频率资源，根据频率高低
的不同(波长的不同)，人们将无线电波分为9个大波段。
因为不同频率(波长)电磁波的传播特性各异，所以其应
用场合也不尽相同。 通信原理信道
单跳最大距离：4000 km 频率：2 ～ 30 MHz
(3)地-电离层波导传播。
这是指电波在从地球表面至低电离层下缘之间的 球壳形空间(地-电离层波导)内的传播。长波、甚长波 在该波段内能以较小的衰减传播数千千米，且受电离 层扰动影响小，传播稳定通信，原理故信道可用于远距离通信。 10
(4)视距传播。
器解 调
译码器 输入
（调 制） 信 道
广义（编码）信道
通信原理信道
2
3.2 信道模型
•调制信道模型: 对于单“端对”信道
时变线性
ei(t)
网络
eo(t)
eo(t) = f [ei(t)] + n(t)
式中 ei(t) － 输入的已调信号； eo(t) － 输出信号； n(t) － 加性噪声，它与ei(t)相互独立。 f [ei(t) ] － 与输入有关的一个函数, 表示信理信道
8
无线电波的传播方式主要有地面波传播、天波传 播、地-电离层波导传播、视距传播、散射传播、外大 气层及行星际空间电波传播等几种。
(1)地面波传播。
地面波传播又称地表波传播或地波传播，即无线 电波沿地球表面传播。地面波在传播过程中，其场强 因大地吸收会衰减，频率愈高则衰减愈大；长波、中 波由于频率低，加上绕射能力强，因此利用这种传播 可以实现远距离通信。地波传播受季节、昼夜变化影 响小，信号传输比较稳定。
流星余迹持续时间短，但出现频繁，可用于建立 瞬间通信，常用通信频段为30～70MHz，单跳通信可 达2000km。实际的流星余迹通信除了利用散射传播外， 还可利用反射进行传播。
通信原理信道
12
(6)外大气层及行星际空间电波传播。
这是以宇宙飞船，人造地球卫星或星体为对象， 在地-空，空-空之间进行的电波传播。卫星通信利用 的就是这种传播方式。其中，自由空间传输损耗达 200dB左右；此外还受对流层、电离层、地球磁场、宇 宙空间各种辐射和粒子的影响等等；大气吸收及降雨 衰减对10GHz以上的频段影响严重。上述传播方式示 意图如图所示。
当k(t) =常数，称为恒(定)参(量)信道 例如，同轴电缆
当k(t)常数，称为随(机)参(量)信道 例如，移动蜂窝网通信信道
通信原理信道
4
•编码信道模型: ➢二进制信号、无记忆信道，
P(0/0)
0
0
P(0/1)
P(1/0)
1
1
P(1/1)
其中，P(0/0), P(1/1) － 正确转移概率 P(0/1), P(1/0) － 错误转移概率 转移概率 － 决定于编码信道的特性
频率：2MHz 以下
通信距离：可达数百～数千 km
通信原理信道
9
(2)天波传播。
天波传播是利用电离层对电波的一次或多次反射 进行的远距离传播，是短波的主要传播方式。中波只 有在夜间才能以天波形式传播。天波传播存在着严重 的信号衰落现象。所谓电离层是大气中具有离子和自 由电子的导电层。
电离层高度：60 ～ 300 km
由发射天线辐射的电波像光线一样按直线传播， 直接传到接收点，这种传播方式称为直射波传播。另 外，还有由发射天线发射、经地面反射到达接收点的 传播方式，称为大地反射波传播。视距传播是这两种 传播方式的统称，在接收点所接收的电波一般是直射 波与大地反射波的合成。视距传播的距离一般为20～ 50km，主要用于超短波及微波通信。
通信原理信道
5
➢ 四进制
0
1
发 送 端2
3
0
1
接 收 2端
3
通信原理信道
6
3.3 无线信道
无线信道主要由无线电波和光波作为传输载体。
在光波中，红外线、激光是常用的信号载体，前 者广泛用于短距离通信，如电视、录像机、空调器等 家用电器使用的遥控装置；后者可用于建筑物之间的 局域网连接，因为它具有高带宽和定向性好的优势， 但是，由于受天气、热气流或热幅射等影响，使得它 的工作质量存在不稳定性。
通信原理信道
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通 信卫 星
电 离层 天 波传 播
地球 (a)
地—电 离 层 波 导传 播
电 离层
地球
外 大气 层及 行 星 际 空间 电波 传 播
视 距传 播 对 流层 散射 传 播 电 离层 散射 传 播
(b)
通信原理信道
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无线电中继
图1.4.4 无线电中继
通信原理信道
15
静止卫星中继通信
第三章 信 道
3.1 信道的定义：
通俗地说，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。
通信原理信道
1
编码器 器 调 输出 制
器发 质媒 转 换
器收 转 换
频率：> 30 MHz
通信原理信道
11
(5)散射传播。
这是利用对流层或电离层介质中的不均匀体或流 星余迹对无线电波的散射作用而进行的传播。利用散 射传播实现通信的方式目前主要是对流层散射通信， 其常用频段为0.2～5MHz，单跳距离可达100～500km。
电离层散射通信只能工作在较低频段30～60MHz， 单跳距离可达1000～2000km，但因传输频带窄，其应 用受到限制。
通信原理信道
16
平流层中继通信
HAPS(High Altitude Platform Station)
通信原理信道
17
蜂窝网
通信原理信道
移动 交换 中心
电话
交换
中心
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3.4 有线信道
1)双绞线(TwistedPair)
通信原理信道
3
通常， f [ei(t) ] 可以表示为：k(t) ei(t)， 此时， eo(t) = k(t) ei(t) + n(t)
其中k(t)表示时变线性网络的特性 ，称为乘性干扰。 k(t) － 一个复杂的函数，反映信道的衰减、线性失真、
非线性失真、延迟 … 等。
最简单情况：k(t) = 常数，表示衰减。
由于无线电波传播距离远，能够穿过建筑物，而
且既可以全方向传播，也可以定向传播，因此绝大多
数无线通信都采用无线电波作为信号传输的载体。为
了合理、充分地利用无线电频率资源，根据频率高低
的不同(波长的不同)，人们将无线电波分为9个大波段。
因为不同频率(波长)电磁波的传播特性各异，所以其应
用场合也不尽相同。 通信原理信道
单跳最大距离：4000 km 频率：2 ～ 30 MHz
(3)地-电离层波导传播。
这是指电波在从地球表面至低电离层下缘之间的 球壳形空间(地-电离层波导)内的传播。长波、甚长波 在该波段内能以较小的衰减传播数千千米，且受电离 层扰动影响小，传播稳定通信，原理故信道可用于远距离通信。 10
(4)视距传播。
器解 调
译码器 输入
（调 制） 信 道
广义（编码）信道
通信原理信道
2
3.2 信道模型
•调制信道模型: 对于单“端对”信道
时变线性
ei(t)
网络
eo(t)
eo(t) = f [ei(t)] + n(t)
式中 ei(t) － 输入的已调信号； eo(t) － 输出信号； n(t) － 加性噪声，它与ei(t)相互独立。 f [ei(t) ] － 与输入有关的一个函数, 表示信理信道
8
无线电波的传播方式主要有地面波传播、天波传 播、地-电离层波导传播、视距传播、散射传播、外大 气层及行星际空间电波传播等几种。
(1)地面波传播。
地面波传播又称地表波传播或地波传播，即无线 电波沿地球表面传播。地面波在传播过程中，其场强 因大地吸收会衰减，频率愈高则衰减愈大；长波、中 波由于频率低，加上绕射能力强，因此利用这种传播 可以实现远距离通信。地波传播受季节、昼夜变化影 响小，信号传输比较稳定。
流星余迹持续时间短，但出现频繁，可用于建立 瞬间通信，常用通信频段为30～70MHz，单跳通信可 达2000km。实际的流星余迹通信除了利用散射传播外， 还可利用反射进行传播。
通信原理信道
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(6)外大气层及行星际空间电波传播。
这是以宇宙飞船，人造地球卫星或星体为对象， 在地-空，空-空之间进行的电波传播。卫星通信利用 的就是这种传播方式。其中，自由空间传输损耗达 200dB左右；此外还受对流层、电离层、地球磁场、宇 宙空间各种辐射和粒子的影响等等；大气吸收及降雨 衰减对10GHz以上的频段影响严重。上述传播方式示 意图如图所示。
当k(t) =常数，称为恒(定)参(量)信道 例如，同轴电缆
当k(t)常数，称为随(机)参(量)信道 例如，移动蜂窝网通信信道
通信原理信道
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•编码信道模型: ➢二进制信号、无记忆信道，
P(0/0)
0
0
P(0/1)
P(1/0)
1
1
P(1/1)
其中，P(0/0), P(1/1) － 正确转移概率 P(0/1), P(1/0) － 错误转移概率 转移概率 － 决定于编码信道的特性
频率：2MHz 以下
通信距离：可达数百～数千 km
通信原理信道
9
(2)天波传播。
天波传播是利用电离层对电波的一次或多次反射 进行的远距离传播，是短波的主要传播方式。中波只 有在夜间才能以天波形式传播。天波传播存在着严重 的信号衰落现象。所谓电离层是大气中具有离子和自 由电子的导电层。
电离层高度：60 ～ 300 km
由发射天线辐射的电波像光线一样按直线传播， 直接传到接收点，这种传播方式称为直射波传播。另 外，还有由发射天线发射、经地面反射到达接收点的 传播方式，称为大地反射波传播。视距传播是这两种 传播方式的统称，在接收点所接收的电波一般是直射 波与大地反射波的合成。视距传播的距离一般为20～ 50km，主要用于超短波及微波通信。