通信原理 张水英版电子ch-2

第2章信道和噪声，2，内容，2.1信道及其分类2.2信道模型2.3典型恒定参数信道2.4恒定参数信道特性及其对信号的影响2.5典型相关参数信道2.6相关参数信道特性及其对信号的影响2.7分集接收2.8信道附加噪声2.9信道容量，3，2.1信道及其分类，研究信道的目的信道的定义，窄信道，广义信道，窄信道的分类：有线信道和无线信道，广义信道：调制信道和编码信道。4、调制信道和编码信道。5，2.2信道模型，调制信道模型，编码信道模型。6，1，调制信道模型，调制信道特性：具有一对(或多对)输入和输出端子；绝大多数通道是线性的，即它们满足叠加和同质性。信号需要一定的延迟时间才能通过信道。信道对信号有损耗(固定损耗或时变损耗)；即使没有信号输入，输出端仍有一定的功率输出。7，1，调制信道模型，调制信道模型：EO (t)=fei(t)，n (t)。8，1，调制信道模型，一般来说，f ei (t)可以表示为：k(t)ei(t)，其中EO (t)=k (t) ei (t) n (t)，EO (t)=f ei (t) n (t)，当k(t)=常数时，它被称为常数(常数)参数(量)信道，例如，同轴电缆，当k(t)常数被称为从属(机器)参数(量)信道，例如，移动蜂窝网络通信信道，9，2，编码信道模型，二进制信号，无记忆信道：10，2，编码信道模型，四进制编码信道模型：11，2.3典型恒定参数信道，开路对称电缆同轴电缆光纤无线视距中继卫星中继。12、1、开路、13，2。对称电缆：双绞线电缆，14，3，同轴电缆。常用的同轴电缆有两种类型：50和75、15、4、光纤、16、5、无线视线继电器。频率高于30兆赫。类似的光波在视线内传播(将穿透电离层)。17、6、卫星中继、18、2.4等参数信道特性及其对信号的影响。恒定参数通道的一般特性是理想的。恒定参数通道的实际通道的其他影响因素和措施也是可用的。19，1，恒定参数信道的一般特性，以及恒定参数信道的传输特性可用线性时不变网络来表征，其特征在于振幅-频率特性和相位-频率特性，即，20，2，理想恒定参数信道，21，相位-频率失真理解，22，3，实际通道，幅频失真：相频失真：23、4、其他影响因素和措施，失真：的影响导致波形失真和符号间干扰。线性失真：幅频失真和相频失真-属于线性失真，“均衡”非线性失真：幅频特性非线性、频率偏移、相位抖动.非线性失真难以消除。24，【例2-1】如图所示，网络可以用来找到它的频率特性。判断幅频失真和相频失真是否存在。25，2.5典型的参数相关信道，1，电离层反射信道，26，多径传播的几种主要形式，27，2.5典型的参数相关信道，2，对流层散射信道，28，2.6恒定参数信道特性及其对信号的影响，具有多径效应的瑞利衰落，具有多径效应的频率选择性衰落，29，1，参数相关信道的特性，信号的衰减随时间随机变化，信号传输的时延随时间随机变化，多径效应的瑞利衰落有n条路径，输入信号为，则接收信号为结论：(1)多径传播使单频正弦信号变成包络和相位调制的窄带信号。这种信号称为衰落信号(2)。从频谱上看，多径传播使单个谱线变成窄带频谱，即多径传播造成频率色散。多径效应的频率选择性衰落，假设输入信号为，则接收端接收信号为：其频域表达式为：信道即，36，示例2-2，参考信道的双路延迟差为1毫秒，尝试找出信道在哪些频率下具有最大的传输衰减。哪些频率最有利于传输信号？37，2.7分集接收，1，基本思想2，分集模式，空间分集，频率分集，角度分集，极化分集，38，2.7分集接收，3，最佳组合模式选择，等增益相加，最佳比例相加，39，2.8信道加性噪声，第一，加性噪声的来源是人为噪声，自然噪声，内部噪声，噪声类型，单频噪声，脉冲噪声，波动噪声，波动噪声，热噪声，散射噪声，宇宙噪声，40，2.9信道容量，第一， 信道容量定义信道容量：指信道中信息无差错传输的最大速率，其次是离散信道信道容量的互信息：物理含义：一个符号传输的信息量。 对于离散信道，每个符号传输的平均信息量为：或，这表明对于某个信道，有一定的信息量，而对于不同的信道，有不同的信息量，其中某个概率分布对应于最大值，表示为：结论：c是每个符号平均可以传输的最大信息量，即信道容量。信道容量的另一种定义：其中：42，【例2-3】，假设信息源由符号0和1组成，依次选择两个符号形成所有可能的信息。如果消息传输速率是每秒1000个符号，并且两个符号出现的概率相等。在传输过程中，平均每100个符号中有一个符号不正确。这个时候信息传输的速度是多少？连续信道的信道容量，或：增加信号功率可以增加信道容量，如果信号功率趋于无穷大，信道容量也趋于无穷大。降低噪声功率(或降低噪声功率谱密度)可以增加信道容量。如果噪声功率趋向于零，则信道容量趋向于无穷大。增加信道带宽可以增加信道容量，但不能无限期地增加信道容量。电视图像可以粗略地认为由300，000个小像素组成。对于通常所需的对比度，每个像素采用大约10个可区分的亮度等级(例如，对应于黑色、深灰色、浅灰色、白色等)。)。现在假设对于任何像素，10个亮度级以相等的概率出现，每秒传输30帧图像。此外，为了令人满意地再现图像，信噪比要求为1000(即30dB)。在这种情况下，我们将计算传输上述信号所需的带宽。信道定义(窄信道和宽信道)窄信道分类(有线信道和无线信道)宽信道分类(调制信道和编码信道)调制信道分类(恒定参数信道和恒定参数信道)恒定参