通信系统概论

通信系统概论§1.1数字通信系统的组成信信源信源编码加密器信道编码调制器信道解调器信道译码解密器信源译码信宿噪声源图1-1双绞线框图解释信源：完成模/数转换信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性加密与解密目的：保证所传信息的安全信道编码与译码目的：增强抗干扰能力数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号数字通信的特点优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于处理、变换、存储；便于将来自不同信源的信号综合到一起传输；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；质易于液加密谦处理勇，且社保密肾性好烟；输缺点住：合需要彼较大溜的传闪输带姐宽纤；正对同限步要樱求高烈。率§锋1段.2处通信未信道勒及其埋特征牢信道沈分类愈：而有线循信道酒－棋电线背光纤情信道关－无光纤嫁无线吧信道蓬－款电磁仔波（四含光朴波）趟水声么信道陈－魂声波弹存储估信道逐－擦磁材纵料久有线丘信道明线锅对称嘴电缆或。禽由许扬多对诞双绞尽线组蛾成，遵分非钳屏蔽孩（失UT劈P付）和搞屏蔽穴（惜ST蛛P钉）两桃种。脚图盾1阅-军2筑双绞羡线膨同轴翠电缆广图父1示-变3守同轴劲电缆重光纤晒信道能结构豆：燃纤芯爬、谁包层栋按折锻射率致分类感：蜻阶跃窃型伍（早漠期的案，只民有摘纤芯往、旷包层迁两种幻折射搜率产）、弃梯度森型酷（随喜后的幕，腥纤芯惨折射存率析沿半里径增味大方仿向减愈小）香按模提式分少类优：你多模堆光纤虽（粗坝）（专早期偏的，惠发光旧二极谎管作花为光扣源，坚含有回多种反频率绕成分招，有单多条膛路径竹存在谷色散性波形雪失真阵，限皂制了芽传输泰带宽拆），哭单模存光纤怨（细细）（就后来焰的，绿激光序作为星光源视，单挥一频四率成许分，套一条会路径闹色散游小递波形慢失真协小，望传输昂带宽括宽）单模单模疼图肺1甜-素4宗光谜纤结纳构示凳意图傅损耗户与波隆长关约系野：础损耗积最小丽点：暮1.仔31父与考1.水55抱谋m袭m盼图肿1杨-钉5挂光饶纤损棍耗于凡波长宣的关晌系鹿光纤迷信道桥传输脆衰耗铸的原女因柱:仙（1俗）低瑞利扬散射晌：当堂光在艺传播答过程演中遇帐到不州均匀没或不书连续赵点时神，部五分能超量将股向各爷方传滨向散掏射而威不能拘达到斗终点哥。腔（2结）策材料酬吸收斑：材删料中关含有势杂质紫离子跃。这泽些离淘子在府光波窜作用疼下发蔑生振果动，毫从而晨会耗借去部劈分能末量（区又分铁紫外司吸收平和红样外吸烧收）烟。慕光纤辛信道呆时延悲失真怨的原材因：怜色散字（蹲Di失sp由er私si肤on错）：避光源碧发射嘉的光竹载波游总是步有一战定的晴频谱旷宽度纲，而纽纤维面材料拦的折译射率紫随编f彼而变约化，禁因而肢在光漠波中株不同疫的哗f恳分量仔具有欣不同度的传衬输速涌度，奉到达桐的时财间也冈不一佳样，腊从而辉引起研失真而。箱无线负信道利无线死信道勿电磁徒波的治频率寸－肚受确天线唱尺寸右和元屯器件翠制造田工艺膊限制至地球季大气通层的旦结构瞧：桌对流创层：墙地面蛾上0潜～厉10障k况m补，嗓平流僻层：击约1音0樱～乎60辞k蚊m搬，宏电考离层罢：约于60刃～晃牺40赶0奖km煎图1描-恋6坊地球躁大气镜层的言结构雅电磁锈波的明分类旬：炕地波隙，黄频率减<晕2拴M软Hz墓，谋有绕渐射能挪力漫，惜距离溉：数笋百或宇数千驾千米生房天波肿，航频率花：2此~辰3颈0姻MH偏z某，锡特点弃：被冬电离弊层反托射懒，间一次组反射尿距离题：<纠4钻00威0峡km笑，有币寂静倾区博图氏1燥-溜7倡地院波传拿播促图晋1糊-哨8多天款波传着播茄视线妄传播虏，腐频率穷>炮3堵0券MH矩z安，灭距离墓：服和天溪线高所度有旅关究，潜式中间，售D华–吹漫收发狼天线骑间距向离食(k某m)锦。毕图1骂-9床视线写传播敢[夫例倾]源若要狐求货D虾=谋楼50双k恋m雁，则跟由上户式童增大喘视线赴传播订距离榜的其屠他途应径童：睬中继邀通信提、咽卫星千通信狐（触静止淋卫星惠、移楼动卫典星场）破平流搭层通两信：凡图边1崇-拖10颤无招线电余中继洽大气拖层对临于传禽播的芽影响冰：肚散射摧、辜吸收惭水声逗信道柱假映内守涨乡表面底深度仓：相存储杯信道=1\*GB3①捏§情1柱.3桌信道越数学咐模型疤与信寻道容傲量酱1、球噪声墨信道死中的特干扰捎：有秆源干忙扰归——批噪声障、廊无源按干扰瘦——六传输浙特性蚊不良打（乘螺性干竖扰）节信道子中的惑噪声献：睡信道计中存碎在的涨不需北要的甩电信抵号娘，流又称糠加性粥干扰夏按噪互声来箩源分舌类蹈人为尽噪声糠－英例：孕开关哨火花费、电晃台辐夕射厦，元肃器件贫的非根线性遣自然汗噪声攀－叛例：慰闪电朗、大最气噪励声、基宇宙彩噪声殖、热拍噪声劝热噪俯声牧－西来源榴：来金自一完切电嚼阻性觉元器愁件中蓄电子路的热垃运动稿，香频率裁范围龙：均旅匀分羽布在弦大约都0费～习10恼12挺H止z乞。阵性质扛：高鄙斯白捡噪声春按噪碧声性束质分兔类纸脉冲矛噪声爹：是辟突发执性地英产生萝的，女幅度纱很大谅，其耗持续贵时间腾比间售隔时殊间短钞得多改。其抄频谱插较宽潜。电浪火花误就是灵一种写典型法的脉线冲噪脱声。鸡窄带夜噪声混：来腿自相箩邻电偏台或贷其他劣电子趴设备沸，其拥频谱廉或频赢率位棋置通揭常是榴确知级的或取可以五测知鼓的。四可以枣看作垄是一进种非究所需宇的连羊续的卸已调废正弦肌波。患起伏鱼噪声既：包侧括热肺噪声那、电奴子管屯内产辛生的赶散弹峡噪声束和宇闭宙噪思声等俭。横讨论厚噪声育对于低通信研系统覆的影告响时梢，主滔要是掌考虑毫起伏榨噪声事，特骆别是握热噪等声的磨影响旁。令几个谢有关侨噪声哥的概日念：厨带限宿白噪箩声：水经过熄接收袭机带跳通滤惧波器钥过滤欧的热偶噪声级窄带皇高斯超噪声楼：由摊于滤瓦波器片（往唇往是龙解调姓输出瓜滤波愁器）蛙是一枝种线喉性电弯路，刷高斯蜻过程晴通过缘线性捕电路怀后，现仍为雄一高枝斯过肥程，液故此真窄带颜噪声渣又称劈窄带且高斯播噪声旧。纠窄带香高斯拖噪声武功率念：租式中之P殿n木(决f防)车－膊双边婶噪声药功率脆谱密万度扒。亩噪声荒等效横带宽沸：努式中驾，哄P洋n米(兄f筒0开)省－原洪噪声银功率室谱密依度曲婚线的宪最大霜值幻。虾噪声成等效判带宽旧的物范理概身念：诸以此孝带宽职作一样矩形送滤波颜特性辞，则当通过舒此特熔性滤遮波器液的噪先声功篇率，妨等于桃通过终实际缸滤波耀器的皮噪声贡功率叠。利沉用噪赚声等暮效带砍宽的萝概念易，在横后面枝讨论别通信写系统寇的性昼能时明，可吼以认裕为窄芒带噪弓声的注功率照谱密废度在伪带宽扬B奔n野内是遇恒定挥的。雅2、范调制弹信道增模型闭调制利信道滋的共该性：锄（怨1武）负有输小入端府。具京有一撕定功每率的械信号送由此怖输入骑；讨（评2约）酷有输葵出端飘。由县此可节以接豆收到抬信号漫的功盒率哑；肚（删3练）腿即使露输入姥端无老信号稼输入素，输主出也怨不为暴零（艇噪声驰）明；兴（速4刚）放输入拖信号科在一辩定的克动态么范围塔内，米绝大研多数京信道瓦是线映性的剧，即舰输出额具有塞叠加幸性碰；义（南5兄）醒信号喇在信铸道中珍传输漫均受爷到衰齿减和属延时撑，或批受到家其它匀影响逝。巩上述装共性绢提示逮：用县一个饭三（牢或多电）对掏端的应时变香线性继系统办去替师代调馆制信姥道，林这个择系统香就称妹为调旬制信键道的经数学谊模型束：时变线性系统时变线性系统ei（t）eo（t）n（t）虽图1叛-1吓1升额调制彼信道木数学标模型想腹式中民－姜信道凳输入但端信司号电远压，召－饱信道嗓输出英端的柔信号因电压弓，悬－符噪声猜电压叼。插通常交假设敞：增这时鸦上式薯变为纲：婚－钻信道蹦数学蚂模型绞图1绿-1烈2莲调债制信样道数饼学模败型勇若属k新(距t恩)蓝随歪t烦变，鲁则信西道称箭为时次变信袜道剃。套因迷k遣(饺t受)仙与冲e眼i趣讯(章t圆)唱相乘垄，故虏称其吃为乘鹊性干摆扰电。异乘性寄干扰蔽特点银是当灶没有跪信号摧时，敏乘性当干扰扑也没辨有。稠若匙k抵(脖t腿)滚作随烂机变抖化，顶则称污信道沾为随岩参信逆道拿；毅若呢k止(故t太)穗变化输很慢肚或很杨小，知则称剑信道丛为恒肤参信斯道。址3、尤编码工信道缘模型绣二进家制编顶码信穷道简狮单模乞型怀－眼无记券忆信因道模市型迟图旱1茂-1滑3域二进厚制编外码信胞道模网型蓬P(脂0乳/惭0)摄和络P(露1痰/数1)尚还－颗正确班转移批概率敲；来P(籍1/藏0叉)肢和剃P(爪0敬/戏1)咬园－枝错误阀转移跃概率炉P(鼠0他/摘0)圣=吩1后–邻P丢(1萄/凉0精)维，殃P(芦1生/坊1)传=等1耻–逃象P续(0疫/勿1夫)痕四进备制编搂码信阀道模筒型肝图1声-1侮4板四胜进制关编码岁信道集模型驾4扫、岂信道盛特性泡对信闸号传贤输的毫影响件恒参愿信道示的影协响肝恒参钟信道琴Þ升非时订变线萄性网拘络暖Þ姑信号灰通过障线性特系统厘的分发析方较法。皆线性师系统晒中无告失真忘条件且：器振幅绵～频蜜率特拒性：啦为水缓平直等线时洋无失辞真材相位搏～频柿率特堆性：跪同父错拒羞呢要求译其为片通过趟原点叔的直可线，好即群晌时延都为常探数时常无失轨真。耽崖萄群时葛延定面义：斩图1民-1贴5蝇妇群时绩延失递真浩频率略失真狗：振蚕幅～斩频率洒特性汗不良致引起亿的劝频率钢失真饺Þ复波形漆畸变母Þ术码间盲串扰蹲解决锁办法童：线敏性网允络补三偿桃相位状失真郑：相策位～午频率扩特性姑不良举引起轧的环对语概音影加响不色大，虚对数比字信监号影歼响大巧解决扭办法封：同浩上增例：纹其中等f厚1丧(蛾t贱)考的频吼率为韵，果f赵2需(鞭t司)晕的频观率为疤。如饲幅频孤特性蝇为一夹个常角数(夸1/史2搂)哲，则啄有示没有液失真夸。君但如睛幅频凳特性扣不为击一个包常数善（例旧如对强于伐衰减尚为住1/觉2滚，对片于浴衰减膝为牧1/魄3框），昏则有拆显然倡f绍(梳t坊)缩产生薪了失客真厦非线字性失黎真：佣可能切存在幸于恒趋参信赢道中旺。荡定义券：输返入电支压～清输出陶电压倡关系再是非其线性球的。强其他堪失真歇：频论率偏就移、吨相位铲抖动恋等恭图详1坟-1邻6团非线避性失造真虽5素、右信道莫容量意信道冰容量懒指信宅道能屡够传竖输的绢最大用平均拥信息降速率违。可播以证奖明哀式中粥S戏－榴信号握平均暖功率糖（从W弹），毙N勒－亿噪声灶功率耕（铸W毙），岩B梨－缺带宽藏（危Hz案）。醋设噪通声单慰边功唯率谱感密度慰为奏n仓0圆，则呜N锄=颂浸n需0炉B蚀。减故上蜘式可沙以改承写成环：嚷由上刚式可奋见，键连续舍信道翁的容部量育C叮t胳和信暂道带拥宽骄B勤、信同号功氏率器S正及噪宝声功薯率谱缸密度狸n构0脚三个竟因素妇有关容。羽当曾S络，或坚n聪0慕0键时，享C阵t既。但把是，涝当耗B创时，杠C驰t缝将趋誉向何扁值？饿令：污x命=鼓储S日/纳饭n躲0甲B轧，上益式可歇以改字写为柱：食利用功关系骡式及其淹上式蓄变为雄上式勒表明屡，当骂给定愚S恢/避n跨0拘时，失若带辆宽痕B锣趋于劈无穷串大，进信道答容量梅不会法趋于借无限告大，粮而只卖是扬S渣/秀n剥0锈的菊1.尖44匀倍。奥这是朋因为营当带罚宽防B更增大殊时，搂噪声柜功率巡也随桂之增蛾大。条C馋t秋和带歼宽帽B露的关益系曲笔线：帅图1膀-1配7拨激信道闹容量康和带陶宽关稍系腔对于傅二进储制信僵号，幼上式海还可筐以改饺写成蔬如下不形式葡：控式中摩E以b本－每桶比特居能量犁；换T腿b泄=慰1疲/它B消－冷每比些特持受续时压间。狱上式望表明部，为怒了得详到给午定的伟信道勾容量养C赞t滋，可粪以增摘大带歪宽烧B速以换阁取参E含b界的减言小；刚另一逐方面剪，在堡接收前功率纺受限欢的情污况下差，由倘于基E跪b渗=胡顶ST姑b贞，可士以增桑大询T割b锣以减警小帽S饭来保盖持傍E雀b最和铃C京t说不变刺。铅由香兄农公斯式可蓝得以面下结滴论：饭（1分）存增大霸信号竞功率摸S凶可以湾增加镰信道弱容量割，若倾信号埋功率沿趋于谱无穷统大，猫则信闸道容予量也柏趋于扰无穷剑大，俭即们（2袄）箭减小孙噪声它功率杆N荒（星或减叼小噪厌声功上率谱衫密度汇n疮0打）赌可以漆增加登信道脆容量扯，若卸噪声晴功率换趋于斯零供(雪或噪影声功帆率谱磨密度封趋于浴零泳)广，则枪信道疲容量摆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