3.2恒参信道及其对信号传输的影响
恒参信道对信号传输的影响
恒参信道对信号传输的影响信道响应函数为H (f )=|H (f )|e −j∅(f ),输入信号为x (t )=∑a n g (t −nT s ),其中T s =1，g (t )={1,0≤T s0,else ,用Matlab 画出如下情况时的信道输出信号，H(f)可自定义。
（1） 无失真信道，如H (f )=e −jπf （2） 幅度失真信道，如H (f )=sinπf πfe −jπf（3） 相位失真信道，如H (f )={e −π(f−1),f ≥0e −π(f+1),f <0一． 实验原理本次仿真主要通过Matlab 仿真图形直观的观察不同信道对信号的影响，并且总结分析归纳其中的原因。
通过已有的知识，我们知道输入信号过无失真信道，对其幅频、相频均无影响，也就是说在接收端可以直接获得原发送信号。
输入信号过幅度失真信号会产生幅度失真，信道可想象成其幅度产生变化而相位性质不变。
相位失真信道则在相位上对信号产生影响，幅度性质无改变。
二． Matlab 仿真图像及分析（1） 输入信号过无失真信道：（a ） 无失真信道幅频、相频图像：（b ） 信号过无失真信道后的输入、输出比较：信道幅频（c）小结：由图可知，无失真信道对信号不产生大的影响，但仔细观察会发现输出信号相对于输入信号有略微延迟，这是由于信号过系统产生时延造成的，满足无失真条件。
（2）输入信号过幅度失真信道：（a）幅度失真信道的幅频、相频图像：信道幅频信道相频（b）信号过幅度失真信道后的输入、输出比较：输出信号（c）小结：输出波形相对于输入信号失真了,产生原因是信道幅频响应不是常数，故信号经信道传输会产生明显的幅度失真。
（3）输入信号过相位失真信道：（a）相位失真信道的幅频、相频图像：信道相频（b）信号过幅度失真信道后的输入、输出比较：输入信号输出信号小结：由图可知信号过系统后其幅度大小不变，但相位发生变化，输出信号相对于输入信号将产生反向。
恒参信道及其对所传信号的影响
信道的相位—频率特性还经常采用群迟延—频率特性来衡 量。所谓群迟延—频率特性，它被定义为相位—频率特性的导 数，即若相位—频率特性用φ(ω)表示，则群迟延—频率特性 (通常称为群迟延畸变或群迟延)τ(ω)为
地球
微波中继信道的构成
微波中继信道具有传输容量大、长途传输质量稳定、 节约有色金属、 投资少、维护方便等优点。因此，被 广泛用来传输多路电话及电视等。
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卫星，当它离地 面高度为35860Km时，绕地球一周的时 间恰好为24小时，－－同步通信卫星
使用同步通信卫星作为中继站，可以 实现地球上18000Km范围内的多点联接。 三颗可以覆盖全球（两极为盲区）。
具有传输距离远、覆盖地域广、传播 稳定可靠、传输容量大等优点。广泛用 于传输多路电话、电报、数据、电视。
卫星中继信道示意图
B 地球 A
目前卫星中继信道主要工作频段有：L频段 (1.5/1.6GHz) 、 C 频 段 (4/6GHz) 、 Ku 频 段 (12/14GHz)、Ka频段(20/30GHz)。 卫星中继信道 的主要特点是通信容量大、传输质量稳定、传输 距离远、覆盖区域广等。另外，由于卫星轨道离 地面较远信号衰减大，电波往返所需要的时间较 长。对于静止卫星， 由地球站至通信卫星，再回 到地球站的一次往返需要0.26s 左右，传输话音 信号时会感觉明显的延迟效应。目前卫星中继信 道主要用来传输多路电话、 电视和数据。
对称电缆－－在同一保护套内有许多对相互绝缘 的双导线的传输媒质。传输损耗比明线大得多，但传 输特性比较稳定。
恒参信道对信号传输的影响
通信原理仿真实验报告实验名称：恒参信道对信号传输的影响姓名：专业：年级：学号：201X年 X 月X日1. 恒参信道对信号传输的影响信道响应函数为()()|()|j f H f H f e φ-=，输入信号为()()n s nx t a g t nT =-∑，其中1,01,()0,ss t T T g t else≤<⎧==⎨⎩，用matlab 画出如下情况时的信道输出信号，()H f 自定义为如下● 无失真信道，如2()j f H f e π-= ● 幅度失真信道，如sin ()j ff H f e fπππ-=● 相位失真信道，如(1)(1),2(),2j f j f Fs e f H f Fs e f ππ---+⎧≤⎪⎪=⎨⎪>⎪⎩一、程序代码clear allN=10; %码元个数 Ts=1; %持续时间 Fs=100;dt=1/Fs; %采样频率与间隔a=randi(N,1,N*Ts/dt); %生成0到10随机均匀分布数组 x=zeros(1,N*Ts/dt); for i=1:length(x)x(i)=a(ceil(i/Ts*dt)); %生成输入时域信号 endft=2048; %fft 点数 Xw=fft(x,ft); %输入信号频域 f=0:Fs/ft:Fs -Fs/ft; %频率离散 %无失真信道Hw1=exp(-j*f*2*pi); %无失真信道频域 Yw1=Hw1.*Xw; %无失真信道输出频域信号 yt1=ifft(Yw1,ft); %无失真信道输出时域信号 figure(1); subplot(2,1,1);plot(abs(Hw1));title('无失真信道幅频特性'); axis([1 400 0 1.2]);subplot(2,1,2);plot(angle(Hw1));title('无失真信道相频特性');axis([1 100 -5 5]);figure(2);subplot(2,1,1);plot(x);title('输入信号');axis([1 1100 0 12]);subplot(2,1,2);plot(abs(yt1));title('无失真信道输出信号'); axis([1 1100 0 12]);%幅度失真信道Hw2=(sin(f*pi)./(f*pi)).*(exp(-j*f*pi));%幅度失真信道Yw2=Hw2.*Xw; %幅度失真信道输出频域信号Yw2(1)=0; %零点添加定义yt2=ifft(Yw2,ft);figure(3);subplot(2,1,1);plot(abs(Hw2));title('幅度失真信道幅频特性');axis([1 400 0 1.2]);subplot(2,1,2);plot(angle(Hw2));title('幅度失真信道相频特性');axis([1 100 -5 5]);figure(4);subplot(2,1,1);plot(x);title('输入信号');axis([1 1100 0 12]);subplot(2,1,2);plot(abs(yt2));title('幅度失真信道输出信号'); axis([1 1100 0 12]);%相位失真信道Hw3(1:ft/2)=exp(-j*(pi*f(1:ft/2)-pi));Hw3(ft/2+1:ft)=exp(-j*(pi*f(ft/2+1:ft)+pi));%相位失真信道Yw3=Hw3.*Xw; %相位失真信道输出信号yt3=ifft(Yw3,ft);figure(5);subplot(2,1,1);plot(abs(Hw3));title('相位失真信道幅频特性');axis([1 400 0 1.2]);subplot(2,1,2);plot(angle(Hw3));title('相位失真信道相频特性');axis([1 100 -5 5]);figure(6);subplot(2,1,1);plot(x);title('输入信号');axis([1 1100 0 12]);subplot(2,1,2);plot(abs(yt3));title('相位失真信道输出信号'); axis([1 1100 0 12]);二、实验结果与分析（1）无失真信道—2()j fH fe π-=1、无失真信道的幅频、相频响应由图知，无失真信道2()j fH f eπ-=是一个全通网络，增益为1，相位做周期性变化。
号传输的影响35随参信道及其对信号传输的影响36加性噪声37信
各种无线传输方式的频率分布
类别
频率
无线电，中波
300~3000kHz
无线电，短波
3~30MHz
无线电，超短波
30~1000MHz
微波
1~300GHz
亚毫米波
300~3000GHz
红外波
750~4×105GHz
可见光
4×105 ~ 7.5 ×105 GHz
波长 100~1000m
10~100m 0.3~10m 30~0.1cm 1~0.1mm 0.4~7.5×10-4mm 7.5×10-4 ~4 ×10-4 mm
狭义信道是广义信道十分重要的组成部分，通信 效果的好坏，在很大程度上将依赖于狭义信道 的特性即传输媒质的特性。因此，在研究信道 的一般特性时， “传输媒质”仍是讨论的重点。
今后，为了叙述方便，常把广义信道简称为信 道。
⑵广义信道：除了包括传输媒质外，还包括通信系统有 关的变换装置，这些装置可以是发送设备、接收设备、 馈线与天线、调制器、解调器等等。这相当于在狭义 信道的基础上， 扩大了信道的范围。它的引入主要是 从研究信息传输的角度出发，使通信系统的一些基本 问题研究比较方便。
塑料外皮 双绞线（5对）
图 3 – 8 对称电缆结构图
同轴电缆
同轴电缆与对称电缆结构不同，单根同轴电缆的结构图如 图 3 - 9(a)所示。同轴电缆由同轴的两个导体构成，外导 体是一个圆柱形的导体，内导体是金属线，它们之间填 充着介质。 实际应用中同轴电缆的外导体是接地的，对 外界干扰具有较好的屏蔽作用，所以同轴电缆抗电磁干 扰性能较好。在有线电视网络中大量采用这种结构的同 轴电缆。为了增大容量，也可以将几根同轴电缆封装在 一个大的保护套内，构成多芯同轴电缆，另外还可以装 入一些二芯绞线对或四芯线组，作为传输控制信号用。
周炯盘《通信原理》第3版名校考研真题(信道)【圣才出品】
周炯槃《通信原理》第3版名校考研真题第8章信道一、选择题1．恒参信道特性不理想，会引起信号的（）畸变和（）畸变。
[南京邮电大学2007研] A．低频，甚高频B．高频，相频C．幅频，相频D．码间，倒相【答案】C【解析】恒参信道不理想会引起信号的幅度和相位畸变，因此会造成幅频畸变和相频畸变。
2．以下不属于随参信道中多径效应的是（）。
[南京邮电大学2007研]A．瑞利衰落B．频率选择性衰落C．频率畸变D．幅度频率畸变【答案】D【解析】随参信道中的多径效率有：瑞利衰落；频率选择性衰落；频率弥散。
二、填空题1．对于900MHz的移动无线通信GSM系统，信号传输环境受到很多因素限制，其信道特性为______，且限制带外辐射和移动终端（手机）的信号功率尽可能小，因此调制方式中GSM不宜采用______等调制方式；又因信道拥挤，也不宜采用______调制方式，较适宜的调制方式有______等，现普遍采用______调制。
[同济大学2006研]【答案】衰落特性、多径特性、非线性；ASK、MASK；FSK、MFSK；QAM、MSK、QPSK、OQPSK；GMSK调制2．在数字通信中，当信号带宽超过多径传播随参信道的相干带宽时，会产生衰落。
为了对抗此衰落，在TDMA系统中常用的措施是，在CDMA系统中常用的措施是。
[北京邮电大学2005研]【答案】频率选择性；均衡；Rake接收3．恒参信道对信号传输的影响主要表现在：______，______，______。
[南京邮电大学2003研]【答案】幅频畸变；相频畸变；多径传播【解析】所谓幅度-频率畸变，是指信道的幅度-频率特性偏离如图8-1所示关系所引起的畸变。
图8-1所谓相位-频率畸变，是指信道的相位-频率特性或群迟延-频率特性偏离如图8-2所示关系而引起的畸变。
图8-24．宽频带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是。
[西安电子科技大学2002研]【答案】频率选择性衰落【解析】因为传输信号的频谱宽于信道的相关带宽△f，则该信号传输将产生明显的频率选择性衰落，指的就是发生在一小组频率上的信号衰落，它是由频率中的多路径成分引起的。
恒参信道及其特性
模块2 恒参信道及其特性（ZY3200102002）【模块描述】本模块介绍了恒参信道及其特性，包含几种恒参信道及其特性、均衡的基本概念。
通过概念介绍、图形讲解，掌握恒参信道的特性及其对信号传输的影响。
【正文】恒参信道是指由电缆、光导纤维、人造卫星、中长波地波传播、超短波及微波视距传播等传输媒质构成的信道。
一、有线电信道1．对称电缆对称电缆是指在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的传输媒质。
导线材料主要是铜或铝，直径为0.4～1.4mm 。
为了减小各线对之间的干扰，每一对线都拧成扭绞状。
对称电缆的传输损耗相对较大但其传输特性比较稳定。
2．同轴电缆如图ZY3200102002-1所示。
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，在可弯曲的同轴电缆中，它可以由金属丝编织而成。
内导体是金属线。
它们之间填充着塑料或空气等介质。
图ZY3200102002-1同轴电缆的基本结构二、光纤信道光纤信道是以光导纤维（简称光纤）为传输媒质、以光波为载波的信道。
它能够实现大容量的传输。
光纤具有损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可弯曲半径小、不怕腐蚀以及不受电磁干扰等优点。
三、无线电视距中继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ZY3200102002-2 无线电中继信道 图ZY3200102002-5 卫星中继信道 无线电中继信道的构成如图ZY3200102002-2所示。
它由终端站、中继站及各站间的电波传播路径构成。
具有传输容量大、发射功率小、通信稳定可靠等优点。
主要用于长途干线、移动通信网以及某些数据收集系统。
四、卫星中继信道 保护层 外导体 绝缘层 内导体卫星中继信道是无线电中继信道的一种特殊形式。
它是航天技术与通信技术相结合的产物。
卫星中继信道由通信卫星、地球站、上行线路及下行线路构成。
恒参信道特性
频率Hz制畸变，或使用畸变较小的区域 （2）加补偿网络——即均衡 均衡
300 1100
实际的幅频特性
二、相—频畸变
1．影响 ．
（1）对模拟通信影响不大 （2）对数字通信会引起码间串扰，误码
迟延：τ(ω)
2．特性衡量 ．
用迟延——频率特征来衡量 注意：迟延不一定会引起码间串扰
恒参信道特性及其对信号传输的 影响
模型 非时变线性网络 特性——从系统的观点 从系统的观点 特性 幅频特性、 幅频特性、相频特性
一、幅—频畸变
1．定义 ．
由于幅度—频率特性不理想引起的畸变为 频率失真 衰耗
2．畸变例子 ．
以电话传输为例：
dB
3．影响 ．
（1）信号失真 （2）形成码间串扰 码间串扰
相位：φ(ω)
ω 实际
ω
迟延：τ(ω)
不同延迟
ω 理想特性
三次谐波
基波
合成波
三、其他畸变
1、非线性畸变：不易消除 2、频率偏移 3、相位抖动
恒参信道及其对信号传输的影响(1)
d
d
t0
0
25
信号无失真传播条件
2021/4/7
恒参信道并不是理想网络，其参数随时间 不变化或变化特别缓慢，不可避免会产生 线性畸变 线性畸变是由于网络特性不理想所造成的 畸变，主要是因为网络幅频特性和相频特 性不理想造成的，线性畸变与非线性畸变 的区别是线性畸变不会产生新的频率成分。 线性畸变对信号的主要影响可用幅度—频 率畸变和相位—频率畸变（群迟延—频率 特性）来衡量
2：1
基波 谐波
合成波
信号的基波和三次谐波 经信道传输后的迟延
分别为π和2π
谐波 合成波
基波
34
拖尾
相频畸变特性
2021/4/7
信道中的带通滤波器和电感线圈是带来相 频畸变的主要因素 相频畸变在信道频带边缘表现得更为严重 这种畸变不会产生新的频率成分，是一种 线性畸变
可以采取相位均衡补偿技术补偿群迟延畸变 可以严格限制已调信号的频谱，使它保持在信 道的线性相移范围内传输。 可采用均衡器对不是线性的相频特性加以补偿。
衰耗（dB）
k
0
28
幅度－频率畸变
2021/4/7
实际中的信道不可能有这样理想的幅频特 性。
典型音频电话信道的相对衰耗曲线
dB 30
20
10
1200
2400
29
3600 f(Hz)
幅度－频率畸变
2021/4/7
一般数字信号是矩形波或升余弦波，具有丰富的 频率成分，如果信道幅频特性不均匀，将使各频 率受到不同的衰耗，从而使波形发生畸变
7
典型的恒参信道
2021/4/7
明线 双绞线 同轴电缆 光缆 地面微波视距传播 卫星中继信道
恒参信道对信号传输的影响
通信原理仿真实验报告实验名称：恒参信道对信号传输的影响姓名：专业：年级：学号：201X年X 月X日1. 恒参信道对信号传输的影响信道响应函数为()()|()|j f H f H f e φ-=，输入信号为()()n s nx t a g t nT =-∑，其中1,01,()0,ss t T T g t else ≤<⎧==⎨⎩，用matlab 画出如下情况时的信道输出信号，()H f 自定义为如下● 无失真信道，如2()j f H f e π-= ● 幅度失真信道，如sin ()j ff H f e fπππ-=● 相位失真信道，如(1)(1),2(),2j f j f Fs e f H f Fs e f ππ---+⎧≤⎪⎪=⎨⎪>⎪⎩一、程序代码clear allN=10; %码元个数 Ts=1; %持续时间Fs=100;dt=1/Fs; %采样频率与间隔a=randi(N,1,N*Ts/dt); %生成0到10随机均匀分布数组x=zeros(1,N*Ts/dt); for i=1:length(x)x(i)=a(ceil(i/Ts*dt)); %生成输入时域信号 endft=2048; %fft 点数 Xw=fft(x,ft); %输入信号频域 f=0:Fs/ft:Fs -Fs/ft; %频率离散 %无失真信道Hw1=exp(-j*f*2*pi); %无失真信道频域 Yw1=Hw1.*Xw; %无失真信道输出频域信号 yt1=ifft(Yw1,ft); %无失真信道输出时域信号figure(1);subplot(2,1,1);plot(abs(Hw1));title('无失真信道幅频特性');axis([1 400 0 1.2]);subplot(2,1,2);plot(angle(Hw1));title('无失真信道相频特性');axis([1 100 -5 5]);figure(2);subplot(2,1,1);plot(x);title('输入信号');axis([1 1100 0 12]);subplot(2,1,2);plot(abs(yt1));title('无失真信道输出信号'); axis([1 1100 0 12]);%幅度失真信道Hw2=(sin(f*pi)./(f*pi)).*(exp(-j*f*pi));%幅度失真信道Yw2=Hw2.*Xw; %幅度失真信道输出频域信号Yw2(1)=0; %零点添加定义yt2=ifft(Yw2,ft);figure(3);subplot(2,1,1);plot(abs(Hw2));title('幅度失真信道幅频特性');axis([1 400 0 1.2]);subplot(2,1,2);plot(angle(Hw2));title('幅度失真信道相频特性');axis([1 100 -5 5]);figure(4);subplot(2,1,1);plot(x);title('输入信号');axis([1 1100 0 12]);subplot(2,1,2);plot(abs(yt2));title('幅度失真信道输出信号'); axis([1 1100 0 12]);%相位失真信道Hw3(1:ft/2)=exp(-j*(pi*f(1:ft/2)-pi));Hw3(ft/2+1:ft)=exp(-j*(pi*f(ft/2+1:ft)+pi));%相位失真信道Yw3=Hw3.*Xw; %相位失真信道输出信号yt3=ifft(Yw3,ft);figure(5);subplot(2,1,1);plot(abs(Hw3));title('相位失真信道幅频特性');axis([1 400 0 1.2]);subplot(2,1,2);plot(angle(Hw3));title('相位失真信道相频特性');axis([1 100 -5 5]);figure(6);subplot(2,1,1);plot(x);title('输入信号');axis([1 1100 0 12]);subplot(2,1,2);plot(abs(yt3));title('相位失真信道输出信号'); axis([1 1100 0 12]);二、实验结果与分析（1）无失真信道—2()j f H fe π-=1、无失真信道的幅频、相频响应由图知，无失真信道2()j fH f eπ-=是一个全通网络，增益为1，相位做周期性变化。
恒参信道及其对信号传输的影响
1 2 3 4 5 6
恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变 相位频率畸变 其他影响 减小畸变的方法
减小畸变的方法
• 均衡技术 对于有线信道这样的有固定幅频特性或相 频特性的信道，可以增加一个线性补偿电 路，使总的信道特性趋于平坦，这种通过 矫正幅频特性或相频特性来补偿失真信号 的处理办法，称之为频域均衡。另有一种 是通过产生波形去补偿失真波形的时域均 衡。
0
0
信号无失真传播条件
• 信道的相频特性还经常用，若相位频率特性用φ(ω)表 示，群迟延用τ(ω)表示，则系统函数的幅频特性 是一个不随频率变化的常数。
d d
t0
0
信号无失真传播条件
1 2 3 4
恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变 相位－频率畸变
5
6
其他影响
减小畸变的方法
恒参信道
• 恒参信道对信号传输的影响是固定的，或者随时 间缓慢变化的，通常情况下，若在数字信号几个 最长的符号时间内，信道特性基本不变，即可认 为此信道为恒参信道。 • 信道模型可以等效为一个线性时不变网络，其传 输函数为K(ω) 。它和一般线性时不变网络一样， 可用幅频特性和相频特性来表征它的传输特性。 • 从理论上讲，只要得到这个网络的传输特性，利 用信号通过线性系统的分析方法，就可求得已调 信号通过恒参信道后的变化规律。
信道与干扰
变参信道 变参信道对信号传输的影响 变参信道特性的改善
电子工业出版社
变参信道对信号传输的影响
通信原理
频率弥散与快衰落 频率选择性衰落和时间弥散 慢衰落
电子工业出版社
频率弥散与快衰落
通信原理
以下用变参信道传送单频信号来说明频率弥 散快衰落现象
发射波
A cos ct
R(t ) i t cos c t i t
i t c i t
频率弥散与快衰落
通信原理
R(t ) i t cos i t cos ct i t sin i t sin ct
i 1 i 1
n
n
i t , i t
缓慢变化的随机过程
分别是cosωct和 sinωct的包络
接收信号R(t)分析
通信原理
7. 信号包络V超过某一指定值Kσ的概率：
f V dV e
K
K2 2
电子工业出版社
衰落特性的描述
通信原理
衰落特性通常用“衰落深度”和“衰落速 度”两个参量来衡量。
衰落深度：用来描述接收信号电平变化的范围 大小的。它定义为下图曲线中纵坐标10％－90 ％所对应的横坐标上的衰耗或接收电平之差。 衰落速度：用来描述电平变化的快慢情况。它 定义为每分钟以正斜率通过中值电平的平均次 数。
D层只有在白天日照时才存在，主要对长波起 反射作用，而对短波和中波则起吸收作用 E层主要由氧原子电离形成，可反射中波和短 波，白天晚上都存在
电子工业出版社
电离层反射和散射
通信原理
利用F层的反射作用，可进行短波远距离通 信，通信距离为1000－2000公里。
信道特性对信号传输的影响
设信道的最大时延差为 ，则相邻两个零点之间的频率间隔为
这个频率间隔通常称为多径传播信道的相关带宽。
02
03
如果传输信号的频谱比相关带宽宽，则将产生明显的选择性衰落。
01
由此看出，为了减小选择性衰落，传输信号的频带必须小于多径传输信道的相关带宽。
02
工程设计中，通常选择信号带宽为相关带宽的1/5～1/3。
2.频率选择性衰落与相关带宽
设发射信号为：f(t) 仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同 两条路径的接收信号为：A f(t - 0) 和 A f(t - 0 - ) 其中：A － 传播衰减， 0 － 第一条路径的时延， － 两条路径的时延差。 求：此多径信道的传输函数 设f (t)的傅里叶变换（即其频谱）为F()：
十分明显，有线电话信道的此种不均匀衰耗必然使传输信号的幅度-频率发生失真，引起信号波形的失真。
此时若要传输数字信号，还会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相互重叠，即造成码间串扰（码元之间相互串扰）。
01
02
相位－频率失真（群迟延失真）
1
所谓相位-频率失真，是指信道的相位-频率特性或群迟延-频率特性偏离 (b)、(c)所示关系而引起的失真。 电话信道的相位-频率失真主要来源于信道中的各种滤波器及可能有的加感线圈，尤其在信道频带的边缘，相频失真就更严重。
03
2.3.3 随参信道特性的改善 随参信道的衰落，将会严重降低通信系统的性能，必须设法改善。 对于慢衰落，主要采取加大发射功率和在接收机内采用自动增益控制等技术和方法。对于快衰落，通常可采用多种措施，例如，各种抗衰落的调制/解调技术、抗衰落接收技术及扩频技术等。其中明显有效且常用的抗衰落措施是分集接收技术。 下面简单介绍分集接收的原理。 1. 分集接收的基本思想 前面说过，快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各径分量的合成（见式2-8）。这样，如果能在接收端同时获得几个不同的合成信号，并将这些信号适当合并构成总的接收信号，将有可能大大减小衰落的影响。这就是分集接收的基本思想。 在此，分集两字的含义是，分散得到几个合成信号，而后集中（合并）处理这些信号。理论和实践证明，只要被分集的几个合成信号之间是统计独立的，那么经适当的合并后就能使系统性能大为改善。
通信原理
通信原理1、衡量一个通信系统的有效性和可靠性，模拟和数字通信系统采用不同的定量指标，数字通信系统通常采用传输速率或频带利用率作为有效性指标。
2、设某离散信源有三个消息符号，它们出现的概率分别为1/4、1/4、1/2，各符号出现是相对独立的，则该信源的平均信息量为 1.5bit/符号。
3、恒参信道对信号传输的影响是确定的或变化极其缓慢的，其幅度-频率畸变是指信号中不同频率分量分别受到信道不同的衰减，对模拟通信影响较大，会导致信号波形畸变，输出信噪比下降。
4、调制信道模型可用线性时变网络来表示，其对信号的影响可分为乘性干扰和加性干扰两种，通常用于模拟通信中。
5、计算机终端通过电话信道传输计算机数据，电话信道带宽为3.4kHz，信道的输出信噪比为20dB，则信道容量为22.6 bps 。
6、在模拟调制系统中进行包络检波解调时，当输入信噪比小到某值时，包络检波器会把有用信号扰乱为噪声，即存在门限效应现象。
7、在数字基带系统中，采用滚降余弦系统的目的是便于减小码间干扰和定时提取。
8、某调频波)t400sin8t2000cos(20)t(sπ+π=，信号的带3600 Hz 。
9、单路话音信号的最高频率为4kHz，抽样频率为8kHz。
设抽样后按16级均匀量化编码，再进行2DPSK调制，则已调信号的第一零点带宽为64kHz 。
10、设输入抽样器的信号为门函数)t(Gτ，宽度ms20=τ，若忽略其频谱第8个零点以外的频率分量，则其最小抽样速率为800 Hz 。
11、信息传输速率一般分为传码率和传信率，前者的单位是“波特”，后者的单位是“比特/秒”。
12、通信系统的主要性能指标可分为两类，即有效性指标和可靠性指标。
13、在实际使用的物理信道中，传输函数如果对信号的影响是固定的，这类信道称为恒参信道；如果传输函数随时间随机快变化，则称为随参信道。
14、角度调制是调频和调相的统称，其特点是高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定。
通信原理期末复习题及部分答案
通信原理期末复习题及部分答案1. 调制信道对信号的⼲扰分为乘性⼲扰和加性⼲扰两种。
2. 根据乘性⼲扰对信道的影响，可把调制信道分为恒参信道和随参信道两⼤类。
3. 随参信道中的多经传播对信号传输的影响有：产⽣瑞利型衰落、引起频率弥散、造成频率选择性衰落。
4. 常见的随机噪声可分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声三类。
5. 数字基带信号()t S的功率谱密度()ωS P 可能包括两部分即连续谱和离散谱。
6. ⼆进制数字调制系统有三种基本信号，分别为振幅键控、频率键控和相位键控。
7. 模拟信号是利⽤抽样、量化和编码来实现其数字传输的。
8. 模拟信号数字传输系统的主要功能模块是模数转换器、数字传输系统和数模转换器。
9.在数字通信中，同步分为载波同步、位同步、群同步和⽹同步。
10. 通信系统按调制⽅式可分连续波调制系统和脉冲调制系统；按信号特征可分为模拟通信系统和数字通信系统。
11. 若系统功率传输函数为()ωH，则系统输出功率谱密度()()ωξOP 与输⼊功率谱密度()()ωξIP 关系为()()ωξOP ＝ ()()ωξIP ｜H （W ）｜212. 随参信道的传输媒质的三个特点分别为对信号的耗衰随时间⽽变、传输的时延随时间⽽变、多径传播。
13. ⼆进制振幅键控信号的产⽣⽅法有两种，分别为模拟幅度调制法和键控法。
14. 衡量通信系统的质量指标主要有有效性和可靠性，具体对数字通信系统⽽⾔，前者常⽤码率来衡量，后者常⽤误码率来衡量。
15. 在数字通信中，产⽣误码的因素有两个：⼀是由传输特性不良引起的码间串扰，⼆是传输中叠加的加性噪声。
16. 根据⾹农公式，理想解调器的输⼊信噪⽐i iN S 和带宽c B 与输出信噪⽐o o N S 和带宽s B 之间满⾜c B lb(1+ i i N S ) = s B lb(1+ o o N S ) 。
17. 包络检波法的系统误码率取决于系统输⼊信噪⽐和归⼀化门限值。
通信原理试卷及答案2
恒参信道的传输特性通常可以用 和 来表征。
信道传输信息的速率与 、 以及 有关。
二、判断题：（正确画“√”，错误画“×”；每题0.5分，共5分） 码元传输速率与信息传输速率在数值上是相等的。
（× ）恒参信道对信号传输的影响是变化极其缓慢的，因此，可以认为它等效于一个时变的线性网络。
（× ） 对于受到高斯白噪声干扰的连续信道，若0→n ，则信道容量∞→C 。
（ ）小信噪比时，调频系统抗噪声性能将比调幅系统优越，且其优越程度将随传输带宽的增加而增加。
（ ）在大信噪比情况下，AM 信号检波器的调制制度增益随基带信号的支流分量的减少而减少。
（ ）任何一个采用线性调制的频带传输系统，总可以由一个等效的基带传输系统所替代。
（ ）对于数字基带信号()t S 的功率谱密度的连续谱部分总是存在的，而离散谱可有可无。
（ ）基带传输系统的总误码率与判决门限电平有关。
（ ）一种编码的检错和纠错能力与该编码的最大码距的大小有直接关系。
（ ）一般说来，通过键控法得到二进制移频键控信号（2FSK ）的相位（nϕ、nθ）与序列n 无关。
（ ）三、单项选择题：（每题1分，共10分）下列关于群延迟畸变与幅度畸变说法正确的是。
（A）群延迟畸变是线性畸变，幅度畸变是非线性畸变；（B）群延迟畸变、幅度畸变都是线性畸变；（C）群延迟畸变是非线性畸变，幅度畸变是线性畸变；（D）群延迟畸变、幅度畸变都是非线性畸变。
（B）与调制方式无关，与解调方式有关；（C）与调制方式无关，与解调方式无关；（D）与调制方式有关，与解调方式有关。
窄带噪声()t n的同相分量()tnc与正交分量()tns具有如下性质。
（A）()tnc与()tns都具有带限性质；（B）()tnc与()tns都具有带通性质；（C）()tnc与()tns都具有高通性质；（D）()tnc与()tns都具有低通性质。
在带宽与信噪比互换关系上，下列 性能与理想通信系统性能差距最小。
通信原理(Ⅱ)信道特性对传输的影响
两T(条发路射径机的)接收信c 号为：
传播衰减
A
Ei
f(t - E0)L和OSA f(t
第一条路径 的时延
-
b
0
- )
ETOT=ELOS +Eg 两条路径R的(接时收延差机)
h2t.求：此多径信道的传输函E数dr2=Eg
hr
设f (t)的傅里叶θ变i 换（即其θ频0谱）为F()：
f (t) F()
2、相位失真：相位～频率特性不良引起的
对语音影响不大，对数字信号影响大 解决办法：同上
3
4.4 信道特性对信号传输的影响
3、非线性失真：
可能存在于恒参信道中
定义：
输入电压～输出电压关系
是非线性的。
4、其他失真：
频率偏移、相位抖动…
输
出
电
压
直线关系
非线性关系
输入电压
图4-16 非线性特性
2）、相位～频率特性：
要求其为通过原点的直线， 即群时延为常数时无失真
群时延定义： () d d
群（
延
迟）
ms
0
相位～频率特性
频率(kHz)
(b) 群延迟～频率特性
2
4.4 信道特性对信号传输的影响
1、频率失真：振幅～频率特性不良引起的
频率失真 波形畸变 码间串扰 解决办法：线性网络补偿
4.4 信道特性对信号传输的影响
一、恒参信道的影响
恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道… 恒参信道 非时变线性网络 信号通过线性系
统的分析方法。线性系统中无失真条件：
1）、振幅～频率特性：为水平直线时无失真
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地面微波视距传播
数字通信原理
微波接力通信的主要优点
微波波段频率高，频段范围宽，信道容量大。 微波波段频率高，频段范围宽，信道容量大。 因为工业干扰和天电干扰的主要频谱成分比微波频率低得多， 因为工业干扰和天电干扰的主要频谱成分比微波频率低得多，对 微波通信的危害比对短波和米波通信小得多， 微波通信的危害比对短波和米波通信小得多，因而微波传输质量 较高。 较高。 微波接力信道能够通过有线线路难于通过或不易架设的地区（ 微波接力信道能够通过有线线路难于通过或不易架设的地区（如 高山、水面），故有较大的机动灵活性， ），故有较大的机动灵活性 高山、水面），故有较大的机动灵活性，抗自然灾害的能力也较 因而可靠性较高。 强，因而可靠性较高。 微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信相比， 微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信相比，建设投资 见效快。 少，见效快。
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卫星中继通信
数字通信原理
卫星中继通信的优点
通信距离远，且通信费用与通信距离无关 通信距离远， 卫星通信的频带很宽，通信容量很大， 卫星通信的频带很宽，通信容量很大，信号 所受的干扰也小， 所受的干扰也小，通信比较稳定
卫星中继通信的缺点
卫星通信有较大的传播时延
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典型的恒参信道
数字通信原理
明线 双绞线 同轴电缆 光缆 地面微波视距传播 卫星中继信道
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双绞线
数字通信原理
最古老但又是最常用的传输媒体。 最古老但又是最常用的传输媒体。把两根互相绝缘的铜导线并排放在 一起，然后用规则的方法扭绞起来就构成了双绞线。 一起，然后用规则的方法扭绞起来就构成了双绞线。 模拟传输和数字传输都可以使用双绞线， 模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到十几 公里。 公里。 双绞线的价格便宜，性能良好，使用广泛。双绞线采用的导线越粗， 双绞线的价格便宜，性能良好，使用广泛。双绞线采用的导线越粗， 通信距离就越远，但导线的价格也越高。 通信距离就越远，但导线的价格也越高。 为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力， 为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力，可在双绞线的外面再加上一个 用金属丝编织成的屏蔽层，这种加屏蔽层的双绞线称为屏蔽双绞线， 用金属丝编织成的屏蔽层，这种加屏蔽层的双绞线称为屏蔽双绞线， 相对于无屏蔽双绞线来说，价格要贵一些。 相对于无屏蔽双绞线来说，价格要贵一些。
dϕ ( ω ) τ (ω ) = dω
τ (ω )
t0
0
ω
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信号无失真传播条件
数字通信原理
恒参信道并不是理想网络， 恒参信道并不是理想网络，其参数随时间 不变化或变化特别缓慢， 不变化或变化特别缓慢，不可避免会产生 线性畸变 线性畸变是由于网络特性不理想所造成的 畸变， 畸变，主要是因为网络幅频特性和相频特 性不理想造成的， 性不理想造成的，线性畸变与非线性畸变 的区别是线性畸变不会产生新的频率成分。 的区别是线性畸变不会产生新的频率成分。 线性畸变对信号的主要影响可用幅度—频 线性畸变对信号的主要影响可用幅度 频 率畸变和相位—频率畸变 群迟延—频率 频率畸变（ 率畸变和相位 频率畸变（群迟延 频率 特性） 特性）来衡量
恒参信道 典型的恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变 幅度－ 相位－频率畸变 相位－ 其他影响ຫໍສະໝຸດ 重庆大学通信工程学院恒参信道
数字通信原理
恒参信道对信号传输的影响是固定的， 恒参信道对信号传输的影响是固定的，或者随时 间缓慢变化的，通常情况下，若在数字信号几个 间缓慢变化的，通常情况下， 最长的符号时间内，信道特性基本不变， 最长的符号时间内，信道特性基本不变，即可认 为此信道为恒参信道。 为此信道为恒参信道。 信道模型可以等效为一个线性时不变网络， 信道模型可以等效为一个线性时不变网络，其传 输函数为K( K(ω 它和一般线性时不变网络一样， 输函数为K(ω) 。它和一般线性时不变网络一样， 可用幅频特性和相频特性来表征它的传输特性。 可用幅频特性和相频特性来表征它的传输特性。 从理论上讲，只要得到这个网络的传输特性， 从理论上讲，只要得到这个网络的传输特性，利 用信号通过线性系统的分析方法， 用信号通过线性系统的分析方法，就可求得已调 信号通过恒参信道后的变化规律。 信号通过恒参信道后的变化规律。
50Ω同轴电缆 50Ω同轴电缆 75Ω同轴电缆 75Ω同轴电缆
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典型的恒参信道
数字通信原理
明线 双绞线 同轴电缆 光缆 地面微波视距传播 卫星中继信道
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光缆
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光纤通信是利用光导纤维（简称光纤） 光纤通信是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉 冲来进行通信。有光脉冲相当于1 没有相当于0 冲来进行通信。有光脉冲相当于1，没有相当于0， 由于可见光的频率非常高，约为每秒108量级， 108量级 由于可见光的频率非常高，约为每秒108量级，因 此光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各 种传输媒体的带宽。 种传输媒体的带宽。
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典型的恒参信道
数字通信原理
明线 双绞线 同轴电缆 光缆 地面微波视距传播 卫星中继信道
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卫星中继通信
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卫星通信是在地球站之间利用位于3 卫星通信是在地球站之间利用位于3万6千公里高 空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接 力通信。 力通信。 卫星是在太空的无人值守的微波通信中继站。 卫星是在太空的无人值守的微波通信中继站。 卫星通信的主要优缺点和地面微波通信差不多。 卫星通信的主要优缺点和地面微波通信差不多。
有线信道为典型的恒参信道 无线信道中的中、长波通信， 无线信道中的中、长波通信，超短波及微波视距通信 等基本上也属于恒参信道。 等基本上也属于恒参信道。
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3.2 恒参信道及其对信号传输的影响
数字通信原理
1 2 3 4 5 6
恒参信道 典型的恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变 幅度－ 相位－频率畸变 相位－ 其他影响
H (ω )
ϕ (ω )
k
ϕ = kω
ω
0
ω
0
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信号无失真传播条件
数字通信原理
信道的相频特性还经常用群迟延——频率特性 频率特性 信道的相频特性还经常用群迟延 来衡量，所谓群迟延——频率特性，就是相位 来衡量，所谓群迟延 频率特性， 频率特性 特性对频率的导数，若相位频率特性用φ 特性对频率的导数，若相位频率特性用φ(ω) 表示，群迟延用τ 表示， 表示，群迟延用τ(ω)表示，则系统函数的幅 频特性是一个不随频率变化的常数。 频特性是一个不随频率变化的常数。
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典型的恒参信道
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明线 双绞线 同轴电缆 光缆 地面微波视距传播 卫星中继信道
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明线
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明线导线通常采用铜线、铝线或钢线（ 明线导线通常采用铜线、铝线或钢线（铁 ），线径为3mm左右 线径为3mm左右。 线），线径为3mm左右。 对铜、铝线来说， 对铜、铝线来说，长距传输的最高允许频 率为150kHz左右，可复用16个话路；短距 率为150kHz左右，可复用16个话路； 150kHz左右 16个话路 传输时，有时传输频率可达300kHz左右， 300kHz左右 传输时，有时传输频率可达300kHz左右， 可再增开12个话路。 12个话路 可再增开12个话路。 明线信道易受天气变化和外界电磁干扰， 明线信道易受天气变化和外界电磁干扰， 通信质量不够稳定，信道容量较小， 通信质量不够稳定，信道容量较小，不能 传输视频信号和高速数字信号。 传输视频信号和高速数字信号。
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光缆
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光纤的优点： 光纤的优点：
传输频带非常宽，通信容量大。 传输频带非常宽，通信容量大。 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。 抗雷电和电磁干扰性能好。 抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的 环境下尤为重要。 环境下尤为重要。 无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据。 无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据。 体积小，重量轻。 体积小，重量轻。 这在现有电缆管道已拥挤不堪的情 况下特别有利。 况下特别有利。
系统函数的幅频特性H(ω 系统函数的幅频特性H(ω)是一个不随频率变 H( 化的常数。 化的常数。 系统函数的相频特性φ 系统函数的相频特性φ(ω)为一过原点的直 即群时延为常数。 线，即群时延为常数。
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信号无失真传播条件
数字通信原理
系统函数的幅频特性H(ω)是一个不随频 系统函数的幅频特性H(ω H( 率变化的常数。 率变化的常数。 系统函数的相频特性φ 系统函数的相频特性φ(ω)为一过原点的 直线，即群时延为常数。 直线，即群时延为常数。
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典型的恒参信道
数字通信原理
明线 双绞线 同轴电缆 光缆 地面微波视距传播 卫星中继信道
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同轴电缆
数字通信原理
同轴电缆由内导体铜制芯线（ 同轴电缆由内导体铜制芯线（单股实心线或多股 绞合线）、绝缘层、 ）、绝缘层 绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以 及保护塑料外层组成
CCEE
第三章 信道与干扰
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
3.1 概 述 3.2 恒参信道及其对信号传输的影响 3.3 变参信道及其对信号传输的影响 3.4 变参信道特性的改善 3.5 信道噪声 3.6 信道容量
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3.2 恒参信道及其对信号传输的影响
数字通信原理
1 2 3 4 5 6
光纤的缺点