通信原理第3讲

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1、第三章第三章信道与噪声西安电子科技大学第三章内容提要§3.1信道分类§3.2信道模型§3.3恒参信道的特性及其对信号传输的影响§3.4随参信道的特性及其对信号传输的影响§3.5信道加性噪声§3.6信道容量作业：1、2、4、6、12、13、16、19、202西安电子科技大学第三章§3.1信道分类返回西安电子科技大学第三章一、狭义信道¢——信号的物理传输媒质。¢①有线信道（有形而看得见，摸得着）¢双绞线，光纤，同轴电缆，对称电缆，等。¢②无线信道（无形而看不见，摸不着）¢地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继、散射及移动无

2、线电信道，等。4西安电子科技大学第三章二、广义信道¢广义信道——信号的传输通道（传输系统）¢广义信道除了包括传输媒质外，还包括通信系统有关的变换装置¢这些装置可以是发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等等。¢这相当于在狭义信道的基础上，扩大了信道的范围。¢它的引入主要是从研究信息传输的角度出发，使通信系统的一些基本问题研究比较方便。5西安电子科技大学第三章广义信道分类¢狭义信道是广义信道十分重要的组成部分，通信效果的好坏，在很大程度上将依赖于狭义信道的特性。¢广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道、编码信道。¢调制信道——当研

3、究调制与解调问题时，我们所关心的是调制器输出的信号形式、解调器输入端信号与噪声的最终特性，而并不关心信号的中间变换过程。¢编码信道——如果研究编码与译码问题时采用编码信道，会使问题的分析更容易。6西安电子科技大学第三章调制信道和编码信道输发收输编调解译入转信转出码制调码换道换器器器器器器调制信道编码信道7西安电子科技大学第三章§3.2信道模型返回西安电子科技大学第三章一、调制信道模型调制信道的共性：¢有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；¢绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理；¢信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间；¢信号

4、通过信道会受到固定的或时变的损耗；¢即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的输出（噪声）。¢模型——线性时变网络si(t)线性时变网络so(t)9西安电子科技大学第三章二、调制信道的输入与输出¢二对端的调制信道模型，其输出与输入的关系有r(t)=s(t)+n(t)=f[s(t)]+n(t)0i输入的已调信号加性干扰，加性噪声始终存在调制信道对输入信号的响应输出波形f[s(t)]¢i反映了信道特性，不同的物理信道具有不同的特性。stctst()=()∗=()f[()]stoiiSC()ω=()()ωωSoi乘性干扰，与信号共存共失10西

5、安电子科技大学第三章三、调制信道分类C(ω)¢通常信道特性是一个复杂的函数，它可能包括各种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。¢根据信道传输函数的时变特性可以将调制信道分为两大类：¢恒参信道——C(ω)基本不随时间变化，信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的¢随参信道——传输函数C(ω)随时间随机快变化¢在常用物理信道中，C(ω)的特性有三种典型形式。11西安电子科技大学第三章加性高斯噪声信道¢第一种形式是常数，或在信号频带范围之内是常数。¢这种信道可以用加性噪声信道数学模型来表示r(t)=s(t)+n(t)=cs(t)+n(t)0i

6、信道s(t)=cs(t)+n(t)0is(t)H(ω)=cin(t)12西安电子科技大学第三章带有加性噪声的线性滤波器信道¢第二种形式C(ω)在信号频带范围之内不是常数，但不随时间变化。¢这种信道在数学上可表示为带有加性噪声的线性滤波器r(t)=s(t)+n(t)=c(t)∗s(t)+n(t)0is(t)=c(t)∗s(t)+n(t)0is(t)ic(t)n(t)13西安电子科技大学第三章带有加性噪声的线性时变滤波器¢第三种形式C(ω)随时间变化¢如电离层反射信道、移动通信信道都具有这种特性。¢这种信道在数学上可表示为带有加性噪声的线性时变

7、滤波器，信道特性可以表征为时变单位冲激响应。rt()=+=∗+st()nt()c()t,τst()nt()0i信道线性时变s(t)=c(t,τ)∗s(t)+n(t)0is(t)滤波器ic(t,τ)n(t)14西安电子科技大学第三章四、编码信道模型¢编码信道包括调制信道、调制器和解调器，它与调制信道模型有明显的不同，是一种数字信道或离散信道。¢编码信道输入是离散的时间信号，输出也是离散的时间信号，对信号的影响则是将输入数字序列变成另一种输出数字序列。¢由于信道噪声或其他因素的影响，将导致输出数字序列发生错误，因此输入、输出数字序列之间的关系可

8、以用一组转移概率来表征。15西安电子科技大学第三章二进制编码信道模型P(0/0)P(0)00P(1/0)P(0/1)P(1)11P(1/1)输出总的错误概率为：P=P(0)P(1