通信原理(信道第一次)
湘潭大学通信原理实验第一次
湘潭大学通信原理实验报告书课程名称：通信原理题目：数字基带传输系统的MATLAB仿真模拟信号幅度调制仿真实验学生姓名：唐绪泉学号：2010964530班级：2010级通信工程班指导教师：王仕果2012年12 月实验一数字基带传输系统的MATLAB仿真一、实验目的：1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生；3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质；5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。
二、实验内容1、编写MATLAB程序产生离散随机信号2、编写MATLAB程序生成连续时间信号3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号三、实验原理：从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。
而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。
例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调制等则是信号层次上的处理。
码的变换是易于用软件来仿真的。
要仿真信号的变换，必须解决信号与信号系统在软件中表示的问题。
3.1 信号及系统在计算机中的表示3.1.1 时域取样及频域取样一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间（-∞，+∞）上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理（-∞，+∞）这样一个时间段。
为此将把s(t)按区间,22TT⎡⎤−⎢⎥⎣⎦截短为s T(t)，再对s T(t)按时间间隔Δt均匀取样，得到取样点数为：TNtt=Δ (3-1)仿真时用这个样值集合来表示信号s(t)。
显然Δt反映了仿真系统对信号波形的分辨率，Δt越小，则仿真的精确度越高。
中国传媒大学通信原理第一次作业答案
第一次作业答案第一章2、3、5、6；第二章1、3、9、10第三章1、3、4、5第一章2. 请画出数字通信系统的基本原理方框图，并说明各个环节的作用。
解：信源与信宿：信源是将消息转换为电信号；信宿则是将电信号还原为原始消息。
信源编码和信源解码：信源编码对模拟信源作用有二：模/数转换和码率压缩；对数字信源来说，进行码率压缩来提高传输效率。
信源解码是信源编码的逆过程。
信道编码和信道解码：信道编码是为提高系统的可靠性，达到纠错和检错的目的而按照一定规律进行的编码过程；信道解码是信道编码的逆过程。
调制和解调：数字调制的任务就是把数字基带信号转换成适于信道传输的数字已调信号；数字解 调是数字调制的逆过程。
信道：是信号传输的媒介。
噪声源：通信系统的噪声可以用噪声源来集中表示。
3. 衡量数字通信系统的主要性能指标是什么？答：衡量数字通信系统的主要性能指标有有效性和可靠性。
有效性是指消息传输的多少。
即指单位时间内，在给定信道所传输信息内容的多少。
数字通信系统常用符号速率和信息速率来表示；可靠性是指消息传输的质量，即指接收信息的准确程度。
数字通信系统常用误码率和误信率来表示。
5. 设有四个消息符号，其前三个符号出现概率分别是1/4，1/8，1/8。
各消息符号出现是相对独立的。
求该符号集的平均信息量。
解：已知三个符号的概率分别为：1/4，1/8，1/8，则第四个符号的概率为1－（1/4＋1/8＋1/8）＝1/2则该符号集的平均信息量为：422221121()log (1/)log 4log 8log 24821.75/i i i H X p p bit ===⨯+⨯+⨯=∑符号6. 一个离散信号源每毫秒发出四种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4，0.3，0.2，0.1。
求该信号源的平均信息量与信息速率。
解：先求离散信源的平均信息量： 42122221()log 11110.4log 0.3log 0.2log 0.1log 0.40.30.20.11.85i i iH x p p ===⨯+⨯+⨯+⨯=∑比特/符号 信息速率为每个符号的信息量与每个符号的持续时间的比值：即33() 1.85 1.8510(/)10b s H x R b s T -===⨯第二章 1.将均值为零、功率谱密度为0n /2的高斯白噪声加到如图1所示的低通滤波器的输入端。
通信原理
f1
基带信号 反相器
e 2 FSK ( t )
相加器
振荡器2 f2
选通开关
2FSK信号的解调方法 非相干解调
带通 滤波器 包络 检波器 定时脉冲
ω1
e 2 FSK ( t )
输出
抽样 判决器
带通 滤波器
ω2
包络 检波器
相干解调
）、
信源编解码
目的：将模拟信号转换成数字信号 步骤：抽样、量化和编码
抽样信号
抽样信号 量化信号
011
100
100
011
011
100
100
编码信号
t
PCM编译码
PCM系统的原理框图
模拟信号 输入
抽样保持
量 化
编 码
PCM信号 输出
冲激脉冲
(a) 编码器
PCM信号 输入 模拟信号 输出
解 码
低通 滤波
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。
★ 模拟通信系统模型
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统：
图1-2 模拟通信系统模型
两种变换： 模拟消息 基带信号
原始电信号（基带信号） 已调信号（带通信号）
★ 数字通信系统模型
全速率TCH信道编码 将语音编码形成的260个比特流分成三类，分 别是50个最重要比特，132个重要比特以及78个不 重要比特。然后对上述的50个比特添加上3个奇偶 校验比特，这53个比特同132个重要比特和4个尾比 特一起被卷积编码，速率为1：2，因而得到378bit， 另外78bit不予保护，于是得到最后的456bit。
通信原理项目1通信概述
相应的原始基带信号来，对于多路复用信号，还包括解除多
路复用，实现正确分路。
通信原理_第六部分
（5）信道：是指传输信号的物理媒质。
在无线信道中，信道可以是大气（自由空间）， 在有线
信道中，信道可以是明线、 电缆或光纤。有线和无线信道均 有多种物理媒质。 媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的 质量。
消息有多种形式， 可分为两大类：连续消息、离散消息。
连续消息：消息的状态连续变化或是不可数的，如语音、活动 图片等。
离散消息：指消息的状态是可数的或离散的， 如文字、符号、
数据等。 3 、电信号
与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体，即把消息寄托
在电信号的某一参量上（如连续波的幅度、频率或相位； 脉冲波的 幅度、宽度或位置）。 按信号参量的取值方式不同把信号分为两类：模拟信号、数字 信号。
间区间； 码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同信号。 传统的模拟通信中都采用频分复用，随着数字通信的发 展，时分复用通信系统的应用愈来愈广泛，码分复用主要用 于空间通信的扩频通信和移动通信系统中。
通信原理_第六部分 二、通信方式
（ 1）对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关
系， 通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。
信 源 编 码
加 密
信 道 编 码
数 字 调 制
信道 噪声源
数 字 解 调
信 道 译 码
解 密
信 源 译 码
受 信 者
图 1–3 数字通信系统模型
数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码 /译 码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、 同步以及加
密等。
通信原理_第六部分 4. 数字通信的主要特点
《通信原理》课件
互联网通信技术及应用
互联网通信技术
01
介绍互联网通信技术的发展历程，包括TCP/IP协议、路由器、
交换机等关键技术的特点和作用。
互联网通信网络
02
介绍互联网通信网络的结构和组成，包括局域网、城域网、广
域网等不同网络的特点和应用。
互联网通信应用
03
介绍互联网通信在各个领域的应用，如电子邮件、即时通讯、
通信协议的标准化组织
国际电信联盟（ITU）
是全球最大的电信标准化组织，负责制定全球电信标准。
Internet工程任务组（IETF）
是负责制定互联网标准的组织，包括TCP/IP协议族和其他互联网相关标准。
电气电子工程师协会（IEEE）
是一个全球性的专业组织，负责制定电气和电子工程领域的标准，包括通信协议标准。
在线视频会议等。
感谢观看
THANKS
信源
产生需要传输的信息，如话筒 、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人， 如扬声器、显示器等。
通信系统的分类
有线通信
利用导线或光缆传输信号，如电话线、光纤 等。
模拟通信
传输连续变化的信号，如调频广播。
无线通信
利用电磁波传输信号，如手机、卫星通信等 。
数字通信
01
通信协议的分层结构是指将通信 协议划分为不同的层次，每个层 次都有特定的功能和协议规范。
02
常见的分层结构包括OSI七层模 型和TCP/IP四层模型。
OSI七层模型包括物理层、数据 链路层、网络层、传输层、会话 层、表示层和应用层。
03
TCP/IP四层模型包括网络接口层 、网络层、传输层和应用层。
通信原理第一章小结
通信原理第一章小结通信原理是一门介绍通信系统基本原理和技术的学科。
本文将对通信原理第一章内容进行小结，包括通信系统的基本构成、模拟信号与数字信号的特点以及常用的调制技术。
一、通信系统的基本构成通信系统是由发送机、信道和接收机组成的。
发送机将信息转化为信号，并通过信道传输到接收机，接收机将信号恢复为信息。
在通信系统中，发送机的主要任务是将信息转化为便于传输的信号。
信道是信息传输的媒介，可以是有线传输线路、光纤或者无线信道等。
接收机负责将接收到的信号恢复为原始的信息。
二、模拟信号与数字信号的特点1. 模拟信号模拟信号是一种连续的信号，它的取值可以是任意的实数。
模拟信号可以通过不同的方式表示，例如电压、电流或者声音的振幅。
模拟信号具有以下特点：•连续性：模拟信号在时间和幅度上都是连续变化的。
•无失真传输：模拟信号在传输过程中不会发生形状或幅度的变化。
2. 数字信号数字信号是一种离散的信号，它的取值只能是离散的整数。
数字信号通过采样和量化将连续的模拟信号转化为离散的信号。
数字信号具有以下特点：•离散性：数字信号在时间和幅度上都是离散的。
•误差累积：数字信号在采样和量化过程中会引入误差，这些误差会随着传输的进行不断累积。
三、常用的调制技术调制是指将原始信号转换为适合传输的信号。
常用的调制技术包括模拟调制和数字调制。
1. 模拟调制模拟调制是指通过改变载波的某些参数来表示原始信号的调制技术。
常见的模拟调制技术有： - 幅度调制（AM）：通过改变载波的振幅来表示原始信号。
- 频率调制（FM）：通过改变载波的频率来表示原始信号。
- 相位调制（PM）：通过改变载波的相位来表示原始信号。
2. 数字调制数字调制是指将原始信号转换为离散的数字信号的调制技术。
常见的数字调制技术有： - 脉冲调制（PAM）：通过改变脉冲的幅度来表示数字信号。
- 正交幅度调制（QAM）：通过改变两个正交载波的幅度和相位来表示数字信号。
- 正交频分复用（OFDM）：将数字信号分成多个子载波进行传输。
樊昌信通信原理
樊昌信通信原理通信原理是现代信息社会中非常重要的一门学科，它涉及到了信息的传输、处理和存储等方面的知识。
樊昌信通信原理作为这一学科的重要组成部分，对于理解和应用通信技术具有重要意义。
本文将从樊昌信通信原理的基本概念、原理和应用等方面进行介绍，希望能够为读者提供一些帮助。
首先，我们来谈谈通信原理的基本概念。
通信原理是指利用各种信号传输技术，将信息从一个地方传输到另一个地方的一种技术。
它涉及到了信号的产生、调制、传输、解调和接收等多个环节，是信息传输的基础。
樊昌信通信原理则是在这一基础上，结合了樊昌信通信领域的特点和需求，对通信原理进行了深入研究和应用。
其次，我们来探讨一下樊昌信通信原理的原理。
樊昌信通信原理主要包括了数字通信原理、模拟通信原理、信道编码原理、调制解调原理等内容。
其中，数字通信原理是指利用数字信号进行信息传输的原理，而模拟通信原理则是指利用模拟信号进行信息传输的原理。
信道编码原理是指在信道传输过程中对信息进行编码和解码的原理，调制解调原理则是指将信息信号转换成载波信号进行传输，并在接收端将其解调还原成信息信号的原理。
这些原理的深入理解对于樊昌信通信领域的工程师和研究人员来说至关重要。
最后，我们来谈谈樊昌信通信原理的应用。
樊昌信通信原理在通信领域有着广泛的应用，比如在移动通信、卫星通信、光纤通信等方面都有着重要的作用。
通过对樊昌信通信原理的深入研究和应用，可以实现更快速、更稳定、更安全的信息传输，为人们的生活和工作带来便利。
同时，樊昌信通信原理的应用也推动了通信技术的不断创新和发展，为信息社会的建设做出了重要贡献。
总之，樊昌信通信原理作为通信原理的重要组成部分，对于现代通信技术的发展具有重要意义。
通过对樊昌信通信原理的学习和应用，可以更好地理解和掌握通信原理的基本原理和技术，为通信领域的发展和应用提供更多的可能性。
希望本文能够为读者对樊昌信通信原理有更深入的了解提供一些帮助。
通信原理通信系统
通信原理通信系统通信原理是指通过特定的信号传输介质，将信息从一个点传递到另一个点的过程。
而通信系统是由多个部分组成的复杂系统，包括信源、信道、信号处理、调制解调等各个模块，完成信号的产生、传输和转换的过程。
以下是对通信原理以及通信系统的详细介绍。
一、通信原理1.1信道信道是传输信号的媒介，可以是空气、铜线、光纤等。
在传输过程中，信号会受到信道噪声和失真等干扰，因此需要进行信道编码和解码，以及信号调制和解调等处理方式。
1.2信源信源是产生信号的源头，可以是数字信号或者模拟信号。
而数字信号与模拟信号的区别在于数值表示方式的不同，数字信号是通过二进制数来表示，而模拟信号则是通过连续的变化来表示。
1.3调制解调调制解调是一种将信息信号转换为适合传输的信号的技术，包括模拟调制、数字调制等方式。
而调制的过程就是将信息信号的频率、振幅等特征放在载波信号上，而解调则是将信号转换为原始的信息信号。
二、通信系统通信系统由多个部分组成，例如信源、信号处理、调制解调等模块。
下面对每个模块进行详细介绍。
2.1信源信源包括模拟信号和数字信号。
模拟信号是通过连续的变化来表示，例如声波、图像等。
而数字信号则是通过二进制数来表示，例如电脑信息、数字音频等。
2.2信号处理信号处理是指将信号转化为适合传输的信号的过程，可以通过滤波器、放大器、数字信号处理器等方法实现。
滤波器可以滤除无用信号，放大器可以增强信号强度，数字信号处理器可以对信号进行编码和解码等处理。
2.3调制解调调制解调是将信息信号转换为适合传输的信号的过程，包括模拟调制和数字调制。
模拟调制包括振幅调制、频率调制和相位调制。
而数字调制包括PSK、FSK、ASK和QPSK等数字调制方式。
2.4频谱分析频谱分析是通过测量信号在频域上的特征，包括幅度、相位和频率等，来确定信号的频谱结构。
常见的方法包括FFT（快速傅里叶变换）和STFT（短时傅里叶变换）等。
2.5信道编码信道编码是一种通过添加冗余信息来提高信号传输的可靠性的技术，例如海明码、卷积码等方式。
通信原理是什么
通信原理是什么
通信原理是指在信息传输过程中，按照一定的规则和方法进行信息的发送、传输和接收的原理。
它包括信号的产生、调制、传输、解调和接收等各个环节。
通信原理的基本过程包括以下几个步骤：首先，发送方将要传输的信息转化为合适的信号形式。
这个过程称为信号的产生。
然后，发送方对信号进行调制，将其变换为能够在传输介质上传输的合适形式。
调制可以通过改变信号的频率、振幅、相位等来实现。
接着，调制后的信号通过传输介质进行传输，传输介质可以是电磁波、光纤、铜线等。
传输的过程中，信号可能会经历衰减、失真等影响传输质量的因素。
然后，在接收端，接收方对传输的信号进行解调，将其变换为能够被接收方理解的形式。
最后，接收方将解调后的信号转化为原始的信息。
在通信原理中，还有一些重要的概念和技术，如调制解调器、信道编码、调制方式等。
调制解调器用于实现信号的调制和解调功能。
信道编码则可以提高信号传输的可靠性和抗干扰性能。
调制方式则决定了信号在传输介质上的传输特性。
总之，通信原理是通信技术的基础，它通过信号的产生、调制、传输、解调和接收等环节实现信息的传输和交流。
不同的通信原理和技术可以应用于不同的场景和需求，以实现高效、可靠的信息传输。
第1章绪论-通信原理-陈树新-清华大学出版社
通信原理——第一部分 信号与信道分析
09:46 25-20
号，可以相应地把通信系统分为模拟 通信系统与数字通信系统； 按调制方式分：基带传输和频带传输； 按业务分：话务通信和非话务通信； 按收信者是否运动分； 按工作频段分；
通信原理——第一部分 信号与信道分析
09:46
C
f
25-6
09:46
第 1 章 绪 论——通信的基本概念
通信的方式
按数字信号排序分
如何考试 根据课程标准。 严格执行
考教分离，作业为蓝本，书本为 基础。
通信原理——第一部分 信号与信道分析
25-2
第1章 绪论
1 通信的基本概念 2 通信系统的组成 3 信息及其度量 4 通信系统的主要性能指标
1通信的基本概念09 Nhomakorabea46第 1 章 绪 论——通信的基本概念
通信的定义
通信是指由一地向另一地 进行消息的有效传递；
A、6 B、7 C、8 D、9
信号的特征分，按工作频段分，
按调制方式分，按业务分等； 留了___道作业题
通信的方式：
A、1 B、2 C、3 D、4
通信系统模型：一般模型，模
拟通信系统，数字通信系统
通信原理——第一部分 信号与信道分析
25-13
3
信息及其度量
09:46
第 1 章 绪 论——信息及其度量
按消息传送的方向与时间分
按通信网络形式分
通信原理——第一部分 信号与信道分析
25-7
2
通信系统的组成
09:46
第 1 章 绪 论——通信系统的组成
通信系统的一般模型
信源：是把待传输的消息转换成原始电信号； 信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息； 发送设备：将信源和信道匹配起来，信号和频点； 接收设备：发送设备相反； 信道：是指信号传输的通道，有线或无线；包括噪声源。
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
通信原理实验思考题答案
通信原理实验指导书思考题答案实验一思考题P1-4：1、位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用？答：位同步和帧同步是数字通信技术中的核心问题，在整个通信系统中，发送端按照确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，在接收端必须有准确的抽样判决时刻（位同步信号）才能正确判决所发送的码元。
位同步的目的是确定数字通信中的各个码元的抽样时刻，即把每个码元加以区分，使接收端得到一连串的码元序列，这一连串的码元序列代表一定的信息。
通常由若干个码元代表一个字母（符号、数字），而由若干个字母组成一个字，若干个字组成一个句。
帧同步的任务是把字、句和码组区分出来。
尤其在时分多路传输系统中，信号是以帧的方式传送的。
克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息，是通信的任务，因此，位同步信号和帧同步信号的稳定性直接影响到整个通信系统的工作性能。
2、自行计算其它波形的数据，利用U006和U005剩下的资源扩展其它波形。
答：在实验前，我们已经将四种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U005（2864）并存放在固定的地址中。
当单片机U006（89C51）检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U004（EPM7128）中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管M001~M004显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U005中对应地址的区间，输出相应的数字信号。
该数字信号经过D/A转换器U007（TLC7528）和开关电容滤波器U008（TLC14CD）后得到所需模拟信号。
自行扩展其它波形时要求非常熟悉信号源模块的硬件电路，最好先用万用表描出整个硬件电路。
此题建议让学生提供设计思路，在设计不成熟的情况很容易破坏信号源。
提示如下：工作流程同已有的信号源，波形的数据产生举例如下：a=sin(2.0*PI*(float)i/360.0)+1.0;/产生360个正弦波点，表示一个周期波形数据/k=(unsigned char)(a/2.0*255.0);/数字化所有点以便存储/将自己产生的360个点追加到数据存储器U005（2864）并存放在后续的固定的地址中，根据单片机U006（89C51）编程选中对应U005的地址，循环周期显示输出即为我们所设计的波形。
通信原理分析
通信原理分析
通信原理是指在信息传输过程中所依赖的基本原理和方法。
它涉及到信息源、信号调制、信道传输、信号解调和信息接收等环节。
首先，信息源产生的信号经过信号调制变成适合传输的信号。
在信号调制过程中，通过改变信号的频率、幅度、相位等特性，将信息转换成高频信号，以便在信道中进行传输。
常用的调制方式包括调幅、调频和调相。
接下来，经过信道传输的信号可能会受到噪声的干扰和衰减。
噪声是由于各种原因引起的无用信号，它会使原始信号与传输信号混叠，导致信息失真。
为了减小噪声对信号的影响，可以采用增大信号功率、优化信道设计和使用编码纠错技术等方法。
在信号解调过程中，利用逆变换将传输信号恢复成原始信号。
根据之前信号调制的方式，可以选择相应的解调方式，如解调器、调制解调器等。
最后，经过信号解调后的信号被转换为可理解的信息，并交由信息接收者进行接收和处理。
接收端需要根据之前信息源产生信号的特性，逆向进行信息解码和还原。
通过以上的分析，我们可以明确通信原理中涉及到的重要环节和各个环节之间的关系。
这些基本原理和方法为信息传输提供了基础，同时也为通信技术的发展和应用提供了理论基础。
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
东北大学网
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
东北大学网
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
东北大学网
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。
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
东北大学网
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
东北大学网
通信卫星
卫星中继信道
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
通信原理第4章信道
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
30
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。 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）。
8
有线信道
4.2 有线信道
明线
9
有线信道
对称电缆：由许多对双绞线组成
导体 绝缘层
同轴电缆
图4-9 双绞线
实心介质 导体
金属编织网
保护层
图4-10 同轴线
10
有线信道
n2 n1 折射率
光纤
结构
(a)
纤芯 包层
n2 n1 折射率
按折射率分类 (b) 阶跃型
梯度型 按模式分类
噪声等效带宽：
Bn
Pn(f)d
f
2Pn(f0)
0 Pn(f)df Pn(f0)
式中 Pn(f0) － 原噪声功率谱密度曲线的最大值
噪声等效带宽的物理概念：
以此带宽作一矩形
滤波特性，则通过此
接收滤波器特性
特性滤波器的噪声功率，
等于通过实际滤波器的
Pn(f)
噪声功率。
Pn (f0)
噪声等效 带宽
利用噪声等效带宽的概念，
32
信道中的噪声
窄带高斯噪声
带限白噪声：经过接收机带通滤波器过滤的热噪 声
窄带高斯噪声：由于滤波器是一种线性电路，高 斯过程通过线性电路后，仍为一高斯过程，故此 窄带噪声又称窄带高斯噪声。
通信原理第3章信道
图3.1-5 无线电中继
➢ 平流层通信：利用位于平流层的高空平台电台代替卫星作为 基站的通信。
11
第3章 信 道
三、电离层和大气层对于传播的影响
电离层对于传播的影响
反射 散射
大气层对于传播的影响
散射 吸收
衰 减
根据应用情况不同，在光纤线路中可能设有中继器 （也可不设）。中继器有两种类型：直接中继器和间接中继器。 所谓直接中继器就是光放大器，它直接将光信号放大以补偿光 纤的传输损耗，以便延长传输距离；所谓间接中继器就是将光 信号先解调为电信号，经放大或再生处理后，再调制到光载波 上，利用光纤继续进行传输。在数字光纤信道中，为了减少失 真及防止噪声的积累，每隔一定距离需要加入再生中继器。
电离层
电离层：约60 ～ 400 km
平流层
60 km
对流层
10 km
地面
0 km
6
第3章 信 道
3.短波电离层的传播路径
短波电离层反射信道是利用地面发射的无线电波在电 离层， 或电离层与地面之间的一次反射或多次反射所形成 的信道。
离地面60~400 km的大气层称为电离层。
电离层由分子、原子、离子及自由电子组成，形成的 原因是由于太阳辐射的紫外线和X射线。 当频率范围为 3~30 MHz (波长为10-100m)的短波(或称为高频)无线电 波射入电离层时， 由于折射现象会使电波发生反射，返回 地面，从而形成短波电离层反射信道。
制 器
光
光
纤
探
线测
路
器
基
基
带
带
处 理
电 信 号
通信原理习题课第一次
习题课（from 1~7）第四章 信道4-6某个信源由A 、B 、C 和D 4个符号组成。
设每个符号独立出现，其出现概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16，经过信道传输后，每个符号正确接收的概率为1021/1024，错为其它符号的条件概率(/)i j P x y 均为1/1024，试求出该信道的容量C 。
解：根据离散信道信道容量的定义，()max[()(|)]p x C H X H X Y =-。
即，以()p x 为变量，取()(|)H X H X Y -的最大值。
4441114441111(|)()(|)()(|)log(|)1102110241()(|)log ()[log 3*log1024](|)102410211024102110241[log 3*log1024]*10.0335/102410211024j j j i j j j i i j j i j j j i j i j H X Y p y H X y p y p x y p x y p y p x y p y p x y bit symbol ==========+=+=∑∑∑∑∑∑ (1) 通过上述计算发现，对题中所给的对称信道，(|)H X Y 是一个常数，与()p x 无关。
因此，最大化()(|)H X H X Y -简化为最大化()H X 。
根据题意，X 有4种可能，因此()2/H X bit symbol ≤，则()max[()(|)]20.0335 1.9665/p x C H X H X Y bit symbol =-=-=(2)@知识点：离散信道信道容量的定义。
在离散对称信道下，通过计算可知(|)H X Y 是与输入无关的常数。
这使得信道容量的计算得到简化。
@注意：题中的概率值(/)i j P x y ，不是信道转移概率，而是后验概率。
信道转移概率定义为(/)j i P y x ，计算需要严格按照信道容量的定义()max [()(|)]p y C H Y H Y X =-进行，这时需要搜索C 最大时对应的概率值。
通信原理第4章信道1
外套
绝缘
包层 纤维芯
27
根据光纤传输数据模式的不同，它可分为多 模光纤和单模光纤两种。 多模光纤指光在光纤中可能有多条不同角度 入射的光线在一条光纤中同时传播，如图 (a) 所示。这种光纤所含纤芯的直径较粗。
吸收护套
(a) 多模 纤芯 包层
28
单模光纤指光在光纤中的传播没有反射，而 吸收护套 沿直线传播,如图(b)所示。这种光纤的直径非 常细，就像一根波导那样，可使光线一直向前 (a) 多模 纤芯 包层 传播。
绝缘体
芯 芯 芯 6 芯 5 芯 4 1 芯 2 芯 3 芯 7 芯 6 芯 5 芯 4 芯 8 1 芯 2 芯 3
(b)
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优点：与外界相互干扰小，（外导体接地
起屏 蔽作用），带宽大。
缺点：成本较高（与对称电缆相比）。 应用：比较广泛。如电视电缆（75Ω）， 实验室仪器用的信号电缆（50 Ω）
25
无线电视距中继是指工作频率在超短波和微波 波段时，电磁波基本上是沿视线传播，通信距 离依靠中继方式延伸的无线电电路。相邻中继 站之间的距离一般在40~50公里。
图4-4 无线电中继
13
优点：传输容量大，发射功率小，通信稳定
可靠，节省有色金属。 缺点：每隔50km左右设置一个中继站（微波 为直线传播，而地球为球体）。 应用：主要用于长途干线、移动通信网及某 些数据收集系统。
42
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
( ) td
(a) O (b) td
d ( ) ( ) d
H( )|
O (c)