通信原理(信道第一次)

通话路数 1+3
1+3+12 24 60 300 960 1800 2700
10800
频率范围/kHz 0.3—27 0.3 —150 12 —108 12 —252 60 —1300 60 —4100
300—9000 300—12000 300—60000
增音段长度/km 300 120 35 15 8 4 6 4.5 1.5
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第三章 信 道
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3.3 信道数学模型（调制信道与编码信道）
二. 编码信道数学模型——码的转移概率P(i/j)
■二进制数字编码信道
P(0/0)+P(1/0)=1 P(0/1)+P(1/1)=1
■ 关于电离层反射信道的工作频率：
□ 电离层高度、厚度、电子密度是变化的，能够随电离层变 化调整工作频率、入射角才能满足一定距离下的最佳通信。 □ 夜间F2层电子密度低，须降低工作频率，否则信号会穿 透电离层。 □ 夜间D层消失，E层吸收减小，允许工作频率降低。
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3.1 引言
►根据信号波长（或频率）划分：
信道概念：
长波、中波、短波、超短波、微 波等。
信道是信源向信宿发送和►根传据输传信播息路信径（号或的机通理道）。划分：
狭电义话信线道、：双绞线、
3.5.1 幅度-频率畸变
3.5.1 相位-频率畸变
e H () H () j()
幅度-频率特性
相位-频率特性
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通信原理在一次通信过第程三中章信道信参数不道固定。东北大学网 3.6 随参信道举例
时变
ei(t)
线性
eo(t)
系统
图3-2 调制信道模型(二对端网络)
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3.3 信道数学模型（一调.制调信制道信与道编数码学信模道型）
ei(t)
线性 系统
eo(t)
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视距传播、电离层反射、对流层
同轴指电信缆息、收光发纤设传备之间的传散输射媒等体。 。如电缆、光纤、无线
电输波信等道。。
广义信道： 不仅包括传输媒体无，线还电包波括、特红定外媒线体等传输所必须的信号
变换设备。如编解码器传（输信信源道、。信道、传输编解码）、调制
解调器、光电转换器、放大器、滤波器、中继设备等。
通信原理可以认为在一第次三通章信过信程中是道不变的东。北大学网
3.5 恒参信道特性及其对信号传输的影响
■ 恒参信道是指信道的特性参数长期不变或变化非常缓慢。
前述有线信道（光纤与电缆）、无线电视距传播信道、微波 及卫星中继信道都属于恒参信道。
■ 恒参信道可以用时不变线性系统来描述。
■ 恒参信道对信号传输的影响主要表现为：幅度-频率畸变 和相位-频率畸变。
3.1 信道及其数学模型 了解线性、非线性、时不变和时变信 道的定义及其特点。 3.2 恒参信道 3.3恒参信道特性及对信号传播的影响 掌握各种恒参信道基 本特性以及对信号传输的影响。 3.4 随参信道 3.5 随参信道特性及对信号传播的影响 掌握各种随参信道基 本特性以及对信号传输的影响。 3.6 随参信道的接收对策──分集技术 掌握衰落信道、多径时 延、分集接收等基本概念。 3.7 信道的加性噪声 掌握加性高斯白噪声信道定义的特点。 信道容量的定义与计算
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通信系统——
传递信息所需要的一切技术设备和传输 媒质的总和。
噪声源
信源 发送设备
信道
接收设备 信宿
图1-1 通信系统的简化模型
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大纲要求
模拟信道
输出信号
有失真、有畸变
失真原因：
■噪声的影响 ■信道(线性系统)特性不理想 ■信道特性时变
有失真、有畸变
有些失真在接收端往往无法察 觉，难以去除。
衡量调制信道(模拟信道)优劣的标准：
■失真度或畸变度 ■信噪比(输出信号功率与输出噪声功率之比）或信干比
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一条电缆中的线对数量 可以不同，线径也可不 同。
■ 架空明线 （如用户电话线） ■ 对称电缆 （如五类双绞线、中继电话线） ■ 同轴电缆 （如有线电视进户线、中继电话线）
表3-6 三种有线电信道的性能
线路类型 架空明线 架空明线 对称电缆 对称电缆 小同轴电缆 小同轴电缆 中同轴电缆 中同轴电缆 中同轴电缆
0
1接 收
2端
P(M-1/2)
M-1
P(M-1/M-1)
M-1
2020年1月17日
M 1
M 1
系统误码率是？ Pe [P(i) P( j / i)]
i0
j 0
j i
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3.4 恒参信道举例 3.4.1 三种有线电信道
时变信道特性影响常描述为一种干扰：乘性干扰
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3.3 信道数学模型 (调制信道数学模型)
调制信道(模拟信道)对信号(模拟信号)传输的影响：
噪声n(t)
无失真、无畸变
输入信号
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3.4 恒参信道举例
3.4.2 光纤信道
光源 光调制器 耦合器
光纤线路
耦合器 光检测器
基带处理
发
送
基带电信号
端
接
基带处理
收
端
基带电信号
图3-7光纤通信系统
■ 光纤与光缆 ■ 光波长 ■ 单模光纤与多模光纤 ■ 光纤的衰耗与色散
光纤通信的优点 ■ 无中继传输距离长； ■ 系统频带宽、容量大； ■ 具有及强的抗电磁干扰能力。
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3.4 恒参信道举例
3.4.3 无线电视距传播信道
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无线电视距传播
无线电中继信道
■ 随参信道是指信道的特性参数随时间快速变化的信道。短 波电离层反射信道、对流层散射信道、市区移动通信等信道 都属于随参信道。
3.6.1 短波电离层反射信道
■ 短波： 指波长在100m — 10m（对应信号载波频率3MHz — 30MHz） 的无线电波。
■ 电离层： 距离地面高度为60km — 600km的大气层称为电离层。
3.2 信道定义（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。
调 制 自编码器 器
发
接
送
收解
转 换
传输媒体
转 换
调 器 去译码器
器
器
调制信道
编码信道
图3-1 调制信道与编码信道
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3.3 信道数学模型（调制信道与编码信道）
二. 编码信道数学模型
产生失真、畸变
输入信号
噪声n(t)
判决电平
输出信号
0 1 0 1 1 0 传输信道
抽样判决 0 1 0 1 1 0
发送时钟
判决时钟
没发生误码
编码信道质量优劣的标准是考察接收码元是否会发 生错误。由于信道特性和噪声的影响，也会使得传 输信号波形发生失真或畸变，但是失真不一定会误 码。误码的概率（误码率）与接收波形的失真有关， 因此与传输信道输出的信噪比有关。
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3.6.1 短波电离层反射信道
3. 多径传播
反射高度不同
一次反射与两次反射
发送
地球
F2
F1 E D 接收
反射层 吸收层
■ 一次反射与两次反射
■ 反射高度不同
■ 寻常波与非寻常波（地 ■ 漫射现象（电离层不均
球磁场）
匀）
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■ 电离层：大气层在受到太阳光的照射后，形成一层带电的 空气层，称为电离层。60公里一直到600公里左右。
■ 对流层：对流层是大气层的一个区域，其顶部位于地面上 空十多公里处，并在不同的纬度地区有所不同。
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3.3 信道数学模型 (调制信道数学模型)
时变
ei(t)
线性
eo(t)
系统
图3-2 调制信道模型(二对端网络)
调制信道输出eo(t)与输入ei(t)关系： 时变信道特性影响
eo(t) = f [ei(t)] + n(t)
加性噪声
eo(t) = k(t)ei(t) + n(t)
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3.6.1 短波电离层反射信道
1. 传播路径
地面高度为60km — 600km
入射角φo
4000km 地球
F2 F1 E D
反射层 吸收层
■ 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。
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3.4 恒参信道举例
3.4.4 卫星中继信道
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通信卫星
通信卫星
卫星中继信道
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3.3 信道数学模型（调制信道与编码信道）
一. 调制信道数学模型
调制信道一般特性：
■有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端； ■大多数信道都是线性的，即满足叠加原理； ■信号通过信道都有一定时延，受到固定或时变损耗； ■即使没有输入，往往会有一定的输出(噪声)。
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3.6.1 短波电离层反射信道
4.电离层反射信道特点
0
P(0/0)
发送码元为j，而接收码 元为i的概率。
P(0/0)、P(1/1)是 正确接收概率
0
P(0/1)
P(1/0)
1
P(1/1)
1
系统的误码率是？
发送端
接收端
P(0/1)、P(1/0)是 错误接收概率
系统的误码率 Pe=P(0)P(1/0)+ P(1)P(0/1)
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3.3 信道数学模型（调制信道与编码信道）
二. 编码信道数学模型 ■M进制数字编码信道
0
1 发 送 端2
P(0/0) P(0/P1()1/0) P(0/2P) (1/1)
P(0/MPP(-1(12/)2/0) ) P(2/1)
P(1/MP-1(2) /2)
P(2/MP(-M1P)-(1M/1-)1/0)
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2. 工作频率
MUF fo seco 80.8Ne max seco
□ 最高可用频率与电离层的电子密度有关，与入射角有关。
Βιβλιοθήκη Baidu
信道分类：
模拟信道与数字信道、有线信道与无线信道、窄带信道
与宽带信道等。
一个通信系统的传输信道往往不是单一的。
典型的模拟信道是调制信道。 典型的数字信道是编码信道。
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