信道和噪声_PPT课件
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由于具有传输容量大、发射功率小、通信稳定可
靠，以及和同轴电缆相比，可以节省有色金属等优 点，被广泛用来传输多路电话及电视。
卫星中继信道 人造卫星中继信道可视为无线电中继信道的一种
特殊形式。
轨道在赤道平面上的人造卫星，当它离地面高度为 35860km时，称为同步通信卫星，它作为中继站， 可实现地球上18000km范围内的多点之间的联接。 采用三个适当配置的同步卫星中继站就可以覆盖全 球。
e 0 (t)f[e i(t) ]n (t) 将上式进一步简化可以写成：
e 0 (t) k (t)e i(t) n (t)
这样信道对信号的影响可归纳为两点： 一是乘性干扰k(t)，二是加性干扰n(t)。
不同特性的信道，仅反映信道模型有不 同的k(t)及n(t)。
根据信道中k(t)的特性不同，可以将信 道分为：恒参信道和变参信道。
H()H()ej()
要使任意一个信号通过线性网络不产生波 形失真，网络的传输特性应该具备以下两个 理想条件：
（1）网络的幅频特性 H() 是一个不随频 率变化的常数;
（2）网络的相频特性() 应与频率成负 斜率直线关系。
2.2.2 幅度－频率畸变
损耗(dB)
0 300
1100
f (Hz)
图2-6 典型音频电话信道的相对衰耗
• 光纤信道
• 以光导纤维(光纤)为传输媒质、光波为载 波的光纤信道.
• 传输容量极大、损耗低、频带宽、线径细、 重量轻、可弯曲半径小、不怕腐蚀、节省 有色金属、不受电磁干扰等优点。
• 它由光源、光纤线路及光电探测器三个基 本部分。
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
本上沿视线传播，通信距离依靠中继方式延伸的无 线电线路。相邻中继站间距离一般在40—50km。 无线电中继信道的构成如图。它由终端站、中继站 及各站间的电波传播路径所构成。
• 不均匀衰耗必然使传输信号的幅度随频率发生畸 变，引起信号波形的失真。
• 若要传输数字信号，还会引起相邻码元波形在时 间上的相互重叠(码间串扰)。
• 改善: • 为了减小幅度—频率畸变，要求改善电话信道
中的滤波性能，或者再通过一个线性补偿网络， 使衰耗特性曲线变得平坦(均衡)。
相对群迟延/ms
• 典型音频电话信道:
• 低频端截止频率约在300Hz以下，每倍 频程衰耗升高15－25dB；
• 在300－1100Hz范围内衰耗比较平坦;
• 在l100－ 2900Hz之间，衰耗通常是线性 上升的(2600Hz的衰耗比1100Hz处高8dB)；
• 在2900Hz以上，每信频程增加 80－90dB。
狭义信道是指在发端设备和收端设备中间 的传输媒介，它包括有线信道和无线信道。
有线信道:明线、对称电缆、同轴电缆及 光缆等。
无线信道:地波传播、短波电离层反射、 超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各 种散射信道等。
2. 广义信道 广义信道通常也可分成两种，调
制信道和编码信道。
对于二对端的信道模型来说，其输出与 输入之间的关系式可表示成：
这种信道具有传输距离远。覆盖地域广、传播稳定 可靠、传输容量大等突出的优点。 广泛用来传输多路电话、电报、数据和电视。
2.2 恒参信道及其对所传信号的影响
由于恒参信道对信号传输的影响是固定 不变的或者是变化极为缓慢的，因而可以等 效为一个非时变的线性网络。 2.2.1 信号不失真传输条件
网络的传输特性可以表示为：
模型中，把P(0/0)、P(1/0) 、P(0/1) 、P(1/ 1) 称为信道转移概率。以 P(1/0)为例，其含义 是“经信道传输，把0转移为1的概率”。
转移概率由编码信道的特性决定，一个特定的编码信
道就会有相应确定的转移概率。
编码信道可进一步分为无记忆编码信道和有记忆编码
信道。
假设解调器每个输出码元的差错发生是相互独立的。 信道是无记忆的，即一码元的差错与其前后码元是否发生差错无 关。 编码信道模型可以用数字的转移概率来描述。 P(0/0)、 P(1/0)、 P(0/1)、 P(1/1)称为信道转移概率。 P(0/0)、 P(1/1)是正确转移的概率； P(1/0)、 P(0/1)是错误转移概率。
2. 编码信道模型
从编码器输出端到译码器输入端的所有 转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变 换的方框加以概括，此方框称为编码信道。
编码信道的模型可用数字信号的转移ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 率来描述。
0
0
P(0/0)
0
0
P(1/0)
1
1
P(0/1)
1
1
2
2
P(1/1)
图2-3 二进制编码信道模型
3
3
图2-4 四进制编码信道模型
P(0/0)+ P(1/0)=1, P(0/1)+ P(1/1)=1 转移概率完全由编码信道的特性所决定。 一个特定的编码信道，有确定的转移概率。
2)无记忆多进制编码信道模型
2.2 恒参信道及其对所传信号的影响
三种有线信道 1．明线 明线是指平行而相互绝缘的架空裸线线路。
与电缆相比，优点是传输损耗低。但它易受气候和天气的影 响，并且对外界噪声干扰较敏感。
2．对称电缆 对称电缆是在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的 传输媒质。 导线材料是铝或铜，直径为0.4－l.4mm。每一对线都拧成扭 绞状,减小各线对之间的相互干扰。 传输损耗比明线大得多，但其传输特性比较稳定。 3．同轴电缆 由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的空管（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，也可能是空气。
2.2.3 相位－频率畸变（群迟延畸变）
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
0 0.8 1.6 2.4 3.2 频率/kHz
图2-7 典型电话信道群迟延-频率特性
对模拟信号的影响不太严重，但若传输 数字信号，会引起严重的码间串扰。
2.2.4 减小畸变的措施
减小幅度-频率畸变的措施：改善电话信 道中的滤波性能，或者再通过一个线性补偿 网络，使衰耗特性曲线变得平坦。这后一措 施通常称之为“均衡”。
2.1 信道的基本概念
2.1.1 信道的定义 信道，通俗地说，是指以传输媒质为基
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。信道的作用 是传输信号，它提供一段频带让信号通过， 同时又给信号加以限制和损害。
2.1.2 信道的分类
信道可大体分成：狭义信道和广义信道。
1. 狭义信道
靠，以及和同轴电缆相比，可以节省有色金属等优 点，被广泛用来传输多路电话及电视。
卫星中继信道 人造卫星中继信道可视为无线电中继信道的一种
特殊形式。
轨道在赤道平面上的人造卫星，当它离地面高度为 35860km时，称为同步通信卫星，它作为中继站， 可实现地球上18000km范围内的多点之间的联接。 采用三个适当配置的同步卫星中继站就可以覆盖全 球。
e 0 (t)f[e i(t) ]n (t) 将上式进一步简化可以写成：
e 0 (t) k (t)e i(t) n (t)
这样信道对信号的影响可归纳为两点： 一是乘性干扰k(t)，二是加性干扰n(t)。
不同特性的信道，仅反映信道模型有不 同的k(t)及n(t)。
根据信道中k(t)的特性不同，可以将信 道分为：恒参信道和变参信道。
H()H()ej()
要使任意一个信号通过线性网络不产生波 形失真，网络的传输特性应该具备以下两个 理想条件：
（1）网络的幅频特性 H() 是一个不随频 率变化的常数;
（2）网络的相频特性() 应与频率成负 斜率直线关系。
2.2.2 幅度－频率畸变
损耗(dB)
0 300
1100
f (Hz)
图2-6 典型音频电话信道的相对衰耗
• 光纤信道
• 以光导纤维(光纤)为传输媒质、光波为载 波的光纤信道.
• 传输容量极大、损耗低、频带宽、线径细、 重量轻、可弯曲半径小、不怕腐蚀、节省 有色金属、不受电磁干扰等优点。
• 它由光源、光纤线路及光电探测器三个基 本部分。
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
本上沿视线传播，通信距离依靠中继方式延伸的无 线电线路。相邻中继站间距离一般在40—50km。 无线电中继信道的构成如图。它由终端站、中继站 及各站间的电波传播路径所构成。
• 不均匀衰耗必然使传输信号的幅度随频率发生畸 变，引起信号波形的失真。
• 若要传输数字信号，还会引起相邻码元波形在时 间上的相互重叠(码间串扰)。
• 改善: • 为了减小幅度—频率畸变，要求改善电话信道
中的滤波性能，或者再通过一个线性补偿网络， 使衰耗特性曲线变得平坦(均衡)。
相对群迟延/ms
• 典型音频电话信道:
• 低频端截止频率约在300Hz以下，每倍 频程衰耗升高15－25dB；
• 在300－1100Hz范围内衰耗比较平坦;
• 在l100－ 2900Hz之间，衰耗通常是线性 上升的(2600Hz的衰耗比1100Hz处高8dB)；
• 在2900Hz以上，每信频程增加 80－90dB。
狭义信道是指在发端设备和收端设备中间 的传输媒介，它包括有线信道和无线信道。
有线信道:明线、对称电缆、同轴电缆及 光缆等。
无线信道:地波传播、短波电离层反射、 超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各 种散射信道等。
2. 广义信道 广义信道通常也可分成两种，调
制信道和编码信道。
对于二对端的信道模型来说，其输出与 输入之间的关系式可表示成：
这种信道具有传输距离远。覆盖地域广、传播稳定 可靠、传输容量大等突出的优点。 广泛用来传输多路电话、电报、数据和电视。
2.2 恒参信道及其对所传信号的影响
由于恒参信道对信号传输的影响是固定 不变的或者是变化极为缓慢的，因而可以等 效为一个非时变的线性网络。 2.2.1 信号不失真传输条件
网络的传输特性可以表示为：
模型中，把P(0/0)、P(1/0) 、P(0/1) 、P(1/ 1) 称为信道转移概率。以 P(1/0)为例，其含义 是“经信道传输，把0转移为1的概率”。
转移概率由编码信道的特性决定，一个特定的编码信
道就会有相应确定的转移概率。
编码信道可进一步分为无记忆编码信道和有记忆编码
信道。
假设解调器每个输出码元的差错发生是相互独立的。 信道是无记忆的，即一码元的差错与其前后码元是否发生差错无 关。 编码信道模型可以用数字的转移概率来描述。 P(0/0)、 P(1/0)、 P(0/1)、 P(1/1)称为信道转移概率。 P(0/0)、 P(1/1)是正确转移的概率； P(1/0)、 P(0/1)是错误转移概率。
2. 编码信道模型
从编码器输出端到译码器输入端的所有 转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变 换的方框加以概括，此方框称为编码信道。
编码信道的模型可用数字信号的转移ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 率来描述。
0
0
P(0/0)
0
0
P(1/0)
1
1
P(0/1)
1
1
2
2
P(1/1)
图2-3 二进制编码信道模型
3
3
图2-4 四进制编码信道模型
P(0/0)+ P(1/0)=1, P(0/1)+ P(1/1)=1 转移概率完全由编码信道的特性所决定。 一个特定的编码信道，有确定的转移概率。
2)无记忆多进制编码信道模型
2.2 恒参信道及其对所传信号的影响
三种有线信道 1．明线 明线是指平行而相互绝缘的架空裸线线路。
与电缆相比，优点是传输损耗低。但它易受气候和天气的影 响，并且对外界噪声干扰较敏感。
2．对称电缆 对称电缆是在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的 传输媒质。 导线材料是铝或铜，直径为0.4－l.4mm。每一对线都拧成扭 绞状,减小各线对之间的相互干扰。 传输损耗比明线大得多，但其传输特性比较稳定。 3．同轴电缆 由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的空管（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，也可能是空气。
2.2.3 相位－频率畸变（群迟延畸变）
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
0 0.8 1.6 2.4 3.2 频率/kHz
图2-7 典型电话信道群迟延-频率特性
对模拟信号的影响不太严重，但若传输 数字信号，会引起严重的码间串扰。
2.2.4 减小畸变的措施
减小幅度-频率畸变的措施：改善电话信 道中的滤波性能，或者再通过一个线性补偿 网络，使衰耗特性曲线变得平坦。这后一措 施通常称之为“均衡”。
2.1 信道的基本概念
2.1.1 信道的定义 信道，通俗地说，是指以传输媒质为基
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。信道的作用 是传输信号，它提供一段频带让信号通过， 同时又给信号加以限制和损害。
2.1.2 信道的分类
信道可大体分成：狭义信道和广义信道。
1. 狭义信道