通信原理CH4(V20100329).ppt

1、1,通 信 原 理,Dalian University of Technology,电2007级 、电2006级英强适用 第4章 CH4 信道 Channels,2,CH4 信道（Channel),通信系统模型框图,图1-1通信系统模型框图,3,CH4 信道（Channels),信道的分类,信道对通信的影响 （1）带宽的大小影响通信的有效性。 （2）加性噪声和传输特性影响通信的可靠性。,信道传输消息（信号）的路径,4,4.1 无线信道 Wireless channels,无线信道的传输电磁波在空间的传输方式,无线传输的方式,方式一 地波中频2MHz以下 衍射,方式二 天波2MHz30MHz 电

2、离层反射,5,4.1 无线信道 Wireless channels,无线传输的方式,方式三 视线传播,微波接力中继 卫星通信 平流层通信HAP,6,4. 无线信道 Wireless channels,无线传输的方式,方式四 散射传播,电离层散射 对流层散射 流星余迹散射,民用通信系统常用： 卫星通信、地面移动通信,7,4.2 有线信道,8,4.2 有线信道,9,4.2 有线信道,10,4.3 信道的数学模型,调制信道与编码信道,调制信道：指调制器输出端到解调器输入端的部分， 又称模拟信道。研究调制和解调时，常用调制信道。 编码信道：指编码器输出端到译码器输入端的部分，有时又称数字信道/离散信道

3、。,11,4.3.1 调制信道模型 P72,12,4.3.1 调制信道模型 P72,4.1、4.2节中，哪些是恒参信道？哪些是随参信道？【P73】【P74】,13,4.3.2 编码信道模型 P72,转移概率（传递概率）(transfer Probability) P(0/0) 、P(1/0)、 P(0/1)、P(1/1) 其中P(0/0) P(1/1)为正确转移概率； P(1/0) P(0/1)为错误转移概率,离散无记忆信道DMC 二进制DMC 四进制DMC,编码信道对信号传输的影响是将一种数字序列变成另一种数字序列。,P(0/0) =1P(1/0) （4.3-3） P(1/1)=1 P(0/

4、1) （4.3-4）,经典参考文献 Thomas M Cover, Joy A Thomas. Elements of Information Theory. Wiley series in Telcommunications, John Wiley & Sons, Inc.,1991,14,4.4 信道特性对信号传输的影响 P73,1. 恒参信道对信号传输的影响,图4-16 电话信道特性 幅频、相频,15,4.4 信道特性对信号传输的影响 P73,(6) 相位抖动,16,4.4 信道特性对信号传输的影响 P73,17,4.4 信道特性对信号传输的影响 P73,(2) 随参信道的分析：,式中，

5、,可以得到两个结论： 多径传播使时域波形由原来的单频正弦波变成了窄带随机过程。 在频域，多径传播引起了频率的弥散，由单一频率变成了一个窄带频谱。,18,4.4 信道特性对信号传输的影响,衰落fading P75,信号包络因传播有起伏变化。,快衰落包络起伏变化与码元宽度可比 主要由多径传播引起,慢衰落包络起伏变化缓慢 主要由阴影障碍物阻挡引起,频率选择性包络起伏变化与频率有关,19,4.4 信道特性对信号传输的影响,频率选择性衰落分析 P75,设两条路径，衰减相等，延时不同，如下图：,20,4.4 信道特性对信号传输的影响,频率选择性衰落分析 P75,定义相关带宽：Bco=1/,21,4.5 信

6、道中的噪声 P77,22,4.5 信道中的噪声 P77,热噪声(thermal Noise) 由电阻中自由电子无规则的热运动产生的。服从高斯分布。 霰弹噪声 (shot noise) 导致电流有起伏；真空电子管：电子发射不均匀 半导体：电子、空穴复合不均匀 ；服从高斯分布。 宇宙噪声 来自天体辐射：银河系20300MHz，恰好落在电视的频率范围。也服从高斯分布。 总之：随机起伏噪声即高斯白噪声,23,4.6 信道容量channel capacity P78,24,4.6.1 离散信道容量 P78,3. 几个术语、概念 (1) 前向转移概率 P(yj/xi) 发端发出xi,则收端为yi的概率。

7、(2) 后向转移概率 P(xi/yj) 收端收到yj，而发端发出xi的概率。 (3) 先验熵 H(x)即输入符号集的熵 输入符号集中每个符号的平均信息量 (4) 疑义度equivocation H(x/y)收端收到全部符号后对发送端仍然存在的平均不确定性。,图4-22 二进制信源的熵,25,4.6.1 离散信道容量 P78,26,4.6.2 连续信道容量 P81,27,4.6.2 连续信道容量 P81,2. Shannon 信道容量公式含义,(4.6-7), 信道带宽B越大，信道允许传输的信息量越大。 信噪比S/N越大，信道允许传输的信息量越大。N0，C0，连续的无噪信道的C S/N1时，C并不=0，表明信道仍有传输能力，即在弱信号下仍然具有通信的可能。 因为高斯噪声是最恶劣的信道噪声干扰，所以对于其它的噪声来说，上述概念仍然适用。 B与S/N可互换，如果S/N太小，可通过B，获得所需的C，如：扩频通信Spread S