通信原理 课件 第4章.ppt
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1、通信原理第第4章章 信信 道道1第第4章章 信信 道道 信道分类:信道分类:无线信道 电磁波(含光波)有线信道 电线、光纤 信道中的干扰:信道中的干扰:有源干扰 噪声 无源干扰 传输特性不良 本章重点:本章重点:介绍信道传输特性和噪声的特性,及其对于信号传输的影响。2第第4章章 信信 道道 4.3 信道的数学模型信道的数学模型 信道模型的分类:调制信道 编码信道编码信道调制信道3第第4章章 信信 道道 4.3.1 调制信道模型式中 信道输入端信号电压;信道输出端的信号电压;噪声电压。通常假设:这时上式变为:信道数学模型f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)图4-13 调制信道数学模型4第第
2、4章章 信信 道道u因k(t)随t变,故信道称为时变信道。u因k(t)与e i(t)相乘,故称其为乘性干扰。u若k(t)作随机快变化,则称信道为随参信道。u若k(t)变化很慢或很小,则称信道为恒参信道。u乘性干扰特点:当没有信号时,没有乘性干扰。5第第4章章 信信 道道 4.3.2 编码信道模型编码信道模型 二进制编码信道简单模型 无记忆信道模型 P(0/0)和P(1/1)正确转移概率 P(1/0)和P(0/1)错误转移概率 P(0/0)=1 P(1/0)P(1/1)=1 P(0/1)P(1/0)P(0/1)0011P(0/0)P(1/1)图4-13 二进制编码信道模型发送端接收端6第第4章章
3、 信信 道道四进制编码信道模型 01233210接收端发送端7第第4章章 信信 道道 4.4 信道特性对信号传输的影响信道特性对信号传输的影响 恒参信道的影响u恒参信道举例:各种有线信道、卫星信道u恒参信道 非时变线性网络 信号通过线性系统的分析方法。线性系统中无失真条件:振幅频率特性:为水平直线时无失真 左图为典型电话信道特性 用插入损耗便于测量(a)插入损耗频率特性8第第4章章 信信 道道 相位频率特性:要求其为通过原点的直线,即群时延为常数时无失真群时延定义:频率(kHz)(ms)群延迟(b)群延迟频率特性0相位频率特性9第第4章章 信信 道道u频率失真:振幅频率特性不良引起的 频率失真
4、 波形畸变 码间串扰 解决办法:线性网络补偿u相位失真:相位频率特性不良引起的 对语音影响不大,对数字信号影响大 解决办法:同上u非线性失真:可能存在于恒参信道中 定义:输入电压输出电压关系 是非线性的。u其他失真:频率偏移、相位抖动非线性关系直线关系图4-16 非线性特性输入电压输出电压10第第4章章 信信 道道 变参信道的影响u变参信道:又称时变信道,信道参数随时间而变。u变参信道举例:天波、地波、视距传播、散射传播u变参信道的特性:衰减随时间变化 时延随时间变化 多径效应:信号经过几条路径到达接收端,而且每条路径的长度(时延)和衰减都随时间而变,即存在多径传播现象。下面重点分析多径效应1
5、1第第4章章 信信 道道 多径效应分析:设 发射信号为 接收信号为 (4.4-1)式中 由第i条路径到达的接收信号振幅;由第i条路径达到的信号的时延;上式中的 都是随机变化的。12第第4章章 信信 道道应用三角公式可以将式(4.4-1)改写成:(4.4-2)上式中的R(t)可以看成是由互相正交的两个分量组成的。这两个分量的振幅分别是缓慢随机变化的。式中 接收信号的包络 接收信号的相位 缓慢随机变化振幅缓慢随机变化振幅13第第4章章 信信 道道所以,接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号:结论:发射信号为单频恒幅正弦波时,接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号(瑞利型衰落、频率
6、弥散)。这种包络起伏称为快衰落 衰落周期和码元周期可以相比。另外一种衰落:慢衰落 由传播条件引起的。14第第4章章 信信 道道多径效应简化分析:设 发射信号为:f(t)仅有两条路径,路径衰减相同,时延不同 两条路径的接收信号为:A f(t-0)和 A f(t-0-)其中:A 传播衰减,0 第一条路径的时延,两条路径的时延差。求:此多径信道的传输函数 设f(t)的傅里叶变换(即其频谱)为F():15第第4章章 信信 道道(4.4-8)则有上式两端分别是接收信号的时间函数和频谱函数,故得出此多径信道的传输函数为上式右端中,A 常数衰减因子,确定的传输时延,和信号频率有关的复因子,其模为16第第4章
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