恒参信道及其对信号传输的影响
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• • 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
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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。
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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。
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信号无失真传播条件
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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
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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。
– 系统函数的幅频特性H(ω)是一个不随频率变 化的常数。 – 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。
信号无失真传播条件
•
•
系统函数的幅频特性H(ω)是一个不随频率 变化的常数。 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。
H
k
k
– 有线信道为典型的恒参信道 – 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。
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恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变
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相位－频率畸变
其他影响 减小畸变的方法
信号无失真传播条件
网络的传输系统函数
H H e
j
•
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
k
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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
其他影响
• 非线性畸变、频率偏移及相位抖动
– 非线性畸变主要是由于信道中存在电子元器件， 这些器件的非线性特性造成谐波失真，或产生 寄生频率等造成谐波失真，也可能产生寄生频 率等。 – 由于载波电话系统中接收端解调载波与发送端 调制载波之间的频率有偏差，造成信道传输的 信号之每一分量都可能产生的频率变化，这种 频率变化称为频率偏移。 – 相位抖动是由调制和解调载波发生器的不稳定 性造成的，这种抖动带来的结果相当于发送信 号附加上一个小指数的调频。
•
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恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变
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相位－频率畸变
其他影响 减小畸变的方法
幅度－频率畸变
• 幅度—频率畸变，即幅频畸变，是由于信 道幅频特性不理想造成的。
– 理想的信道幅频特性在通带内应是平的，即对 所有通带内的各频率分量的衰耗应是一样的,信 号的各个频率分量不会因通过信道传输而发生 畸变。
– 在数字信号传输中，将会引起相邻数字信号波形之间 在时间上的相互重叠，造成码间串扰（码元之间相互 串扰）。
• 为了减小幅度—频率畸变，在设计总的电话信道 传输特性时，一般都要求把幅度—频率畸变控制 在一个允许的范围内
– 改善电话信道中的滤波性能 – 通过一个线性补偿网络使衰耗特性曲线变得平坦—— 均衡
衰耗（dB）
k
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幅度－频率畸变
• 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 f(Hz)
1200
2400
3600
幅度－频率畸变
• 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
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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
相位－频率畸变
• 相频畸变是由于信道相频特性不理想造成 的，是信道的相位－频率特性或群迟延－ 频率特性偏离理想特性曲线而引起的畸变
– 理想相频特性
如果相频特性曲线偏离 线性关系就会引起波形 失真，即产生相频畸变
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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。
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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。
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信号无失真传播条件
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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
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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。
– 系统函数的幅频特性H(ω)是一个不随频率变 化的常数。 – 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。
信号无失真传播条件
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系统函数的幅频特性H(ω)是一个不随频率 变化的常数。 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。
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– 有线信道为典型的恒参信道 – 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。
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恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变
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相位－频率畸变
其他影响 减小畸变的方法
信号无失真传播条件
网络的传输系统函数
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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
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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
其他影响
• 非线性畸变、频率偏移及相位抖动
– 非线性畸变主要是由于信道中存在电子元器件， 这些器件的非线性特性造成谐波失真，或产生 寄生频率等造成谐波失真，也可能产生寄生频 率等。 – 由于载波电话系统中接收端解调载波与发送端 调制载波之间的频率有偏差，造成信道传输的 信号之每一分量都可能产生的频率变化，这种 频率变化称为频率偏移。 – 相位抖动是由调制和解调载波发生器的不稳定 性造成的，这种抖动带来的结果相当于发送信 号附加上一个小指数的调频。
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恒参信道 信号无失真传输条件 幅度－频率畸变
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相位－频率畸变
其他影响 减小畸变的方法
幅度－频率畸变
• 幅度—频率畸变，即幅频畸变，是由于信 道幅频特性不理想造成的。
– 理想的信道幅频特性在通带内应是平的，即对 所有通带内的各频率分量的衰耗应是一样的,信 号的各个频率分量不会因通过信道传输而发生 畸变。
– 在数字信号传输中，将会引起相邻数字信号波形之间 在时间上的相互重叠，造成码间串扰（码元之间相互 串扰）。
• 为了减小幅度—频率畸变，在设计总的电话信道 传输特性时，一般都要求把幅度—频率畸变控制 在一个允许的范围内
– 改善电话信道中的滤波性能 – 通过一个线性补偿网络使衰耗特性曲线变得平坦—— 均衡
衰耗（dB）
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幅度－频率畸变
• 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 f(Hz)
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幅度－频率畸变
• 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
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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
相位－频率畸变
• 相频畸变是由于信道相频特性不理想造成 的，是信道的相位－频率特性或群迟延－ 频率特性偏离理想特性曲线而引起的畸变
– 理想相频特性
如果相频特性曲线偏离 线性关系就会引起波形 失真，即产生相频畸变