哈工程考研通信原理课件.ppt

1、有线电信道及其特性
• 明线：平行而相互绝缘的架空裸线线路。传输损耗低； 易受气候和天气的影响；对外界噪声干扰敏感。
• 对称电缆：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0.4～1.4mm； 为减小各线对之间的相互干扰，每一对线都拧成扭绞 状；由于这些结构上的特点，电缆的传输损耗比明线 大得多，但其传输特性比较稳定。
制
器
发
收
转
媒
转
换
质
换
器
器
调制信道 编码 信道
解 译码器输入 调
器
2.2 信道数学模型
一、调制信道
调制信道的共性
• 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，即满足叠加原理； • 信号通过信道具有一定的迟延时间，而且它还会受到
(固定的或时变的)损耗； • 即使没有信号输入，在信道的输出端仍有一定的功率输
离地面高度为35860km时，绕地球运行一周的时间恰为 24小时，采用三个适当配置的同步卫星中继站就可以 覆盖全球(除两极盲区外)；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； • 组成：由通信卫星、地球站、上行线路及下行线路构 成；上行与下行线路是地球站至卫星及卫星至地球站 的电波传播路径，而信道设备集中于地球站与卫星中 继站中。
明线
对称电缆（双绞线）
• 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(金属丝网)，内导体Fra Baidu bibliotek金属线(芯线)，中间填充着 介质；外导体接地，起屏蔽作用，外界噪声很少进入其内 部。
2、光纤信道及其基本特性
• 定义：光导纤维(简称光纤)为传输媒质、光波为载波 的光纤信道 ；
• 特点：损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可弯曲半 径小、不怕腐蚀、节省有色金属以及不受电磁干扰等 优点；
• 适用场合：长途干线、移动通信网及某些数据收集 (如水文、气象数据的测报)系统中；
• 组成：终端站、中继站及各站间的电波传播路径； • 特点：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。
• 无线电中继信道的构成
4、卫星中继信道及其基本特性
• 定义：无线电中继信道的一种特殊形式； • 同步通信卫星：轨道在赤道平面上的人造卫星，当它
色散（是指信号的群速度随频率或模式不同而引 起的信号失真这种物理现象）。
• 光纤信道的简化方框图
已调光信号
光源
光调制器
光纤线路
光探测器
调制电信号 基带处理
解调电信号 基带处理
基带电信号
基带电信号
3、无线电视距中继信道
• 定义：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；
• 在分析乘性干扰时，可以把信道粗略分为两大类： 恒参信道：k (t )不随时间变化或基本不变化； 随参信道：k (t )是随机快变化的。
二、编码信道
• 对信号的影响是一种数字序列的变换，即把 一种数字序列变成另一种数字序列；
• 一般把编码信道则看成是一种数字信道； • 编码信道模型可以用数字的转移概率来描述； • 可分为有记忆编码信道和无记忆编码信道。
调制信道 编码信道
恒参信道 随参信道 有记忆信道 无记忆信道
狭义信道
无线信道 有线信道
• 狭义信道：发射端和接收端之间传输媒质的总 称，是任何一个通信系统不可或缺的组成部分。 按传输媒质的不同，狭义信道又可分为有线信 道与无线信道两类。
• 广义信道：除包括传输媒质外，还包括有关的 变换装置(如发送设备、接收设备、馈线与天线、 调制器、解调器等)。
• 组成：光源、光纤线路及光电探测器等三个部分 – 光源是光载波发生器，广泛应用半导体发光二极管 (LED)或激光二极管(LD)做光源；
– 在接收端是一个直接检波式的光探测器，常用PIN光 电二极管或雪崩光电二极管(APD管)来实现光强度的 检测；
– 中继器有两种类型：直接中继器和间接中继器。在 数字光纤信道中，为了减小失真以及防止噪声的积 累，每隔一定距离需加入再生中继器。
f si t 表示已调信号通过网络所发生的(时变)
线性变换。
若设 f si t k(t)si (t) ，则有 so t k(t)si (t) nt
调制信道对信号的影响
• 加性干扰 nt
• 乘性干扰 k(t)
通常乘性干扰是一个复杂的函数，包括各种线性畸变、非 线性畸变，同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作 随机变化，往往用随机过程来表述。
编码信道的转移概率
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”。
2.3 恒参信道举例
• 恒参信道：对信号的影响是固定的或变化极为 缓慢的；架空明线和电缆、中长波地波传播、 超短波及微波视距传播、人造卫星中继、光导 纤维以及光波视距传播等信道是恒参信道。
第二章 信道
信道的定义及分类 信道数学模型 恒参信道举例 恒参信道特性及其对信 号传输的影响
随参信道举例 随参信道特性及其对 号传输的影响 随参信道特性的改善 信道的加性噪声 小结
2.1 信道的定义及分类
信道是通信系统必不可少的组成部分，信道的特 性将直接影响到系统的总特性。
信道
广义信道
分类
单模光纤：当光纤中只能传输一种光波的模式； 由于光波波长极短，传光特性较好；但是光纤的 芯径极小、截面尺寸小，在制造、耦合和连接上 都比较困难； 多模光纤：光纤中能传输的模式不止一个；多模 光纤的截面尺寸较大，在制造、耦合和连接上都 比单模光纤容易。
• 光纤信道的技术参数： 损耗（是光纤能实现远距离传输的前提）；
广义信道按照它包含的功能，可以划分为：
• 调制信道：调制器输出端到解调器输入端的 部分。从调制和解调的角度来看，调制器输出 端到解调器输入端的所有变换装置及传输媒质， 不论其过程如何，只不过是对已调信号进行某 种变换。
• 编码信道：编码器输出端到译码器输入端的 部分。
调制信道与编码信道
调 编码器输出
出(噪声)。
• 调制信道的模型
Si(t)
时变线 性网络
So(t)
二对端网络
Si1(t)
时
变
Si2(t)
线
性
网
Sim(t)
络
m对输入
So1(t) So2(t) Som(t)
多对端网络
• 对于二对端的信道模型，其输出与输入的关系
应该有
so t f si t nt
• 其中，Si (t) 为输入的已调信号；So (t) 为信道总输 出波形；n(t) 为加性噪声/干扰，且与 Si (t) 相互 独立。