数据通信原理第04章信道讲义资料.ppt

数据通信原理信道
连接发送端和接受端的通信设备，其功能是将信号从发送端传送到接收端。第4章信道4.1无线信道
无线信道
利用电磁波在空间的传播来实现。
要求天线的尺寸不小于电磁波波长的1/10。
根据通信距离分类：
地波
天波
视波

4.1无线信道
地球大气层的结构
对流层：地面上0~10km
平流层：约10～60km
电离层：约60～400km

电离层对于传播的影响
反射
散射
大气层对于传播的影响
散射
吸收
89传播路径地面电磁波的分类：
3、视线传播：
频率>30MHz
距离:和天线高度有关
式中，D–收发天线间距离(km)。[例]若要求D=50km，则由式(4.1-3)

增大视线传播距离的其他途径
中继通信：无线电中继
卫星通信：静止卫星、移动卫星
平流层通信：位于平流层的高空平台电台散射传播图4-7对流层散射通信3、流星流星余迹散射
流星余迹特点：
高度80~120km，长度15~40km
存留时间：小于1秒至几分钟
频率－30~100MHz
距离－1000km以上
特点－低速存储、高速突发、断续传输常用民用通信方式：主要内容：4.2有线信道1、明线
是指平行架设在电线杆上的架空线路。2、对称电缆：由许多对双绞线组成

3、同轴电缆光纤
---传播光信号的有线信道
发明者：华裔科学家高锟
高锟教授发明的“纤维光学”在全球获得广泛应用，并在香港知识产权署与香港发明家协会联办的“二十世纪十大最受港人欢迎发明品”选举中入榜。光纤---结构
纤芯
包层
分类
按折射率分类
阶跃型
梯度型
按模式分类
多模光纤
单模光纤

损耗最小点：1.31与1.55m主要内容：4.3信道的数学模型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4.3.1调制信道模型4.3.1调制信道模型

4.3.2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) 4.3.2编码信道模型
四进制编码信道模型主要内容：4.4信道特性对信号传输的影响
按调制信道模型，分类：
恒参信道非时变线性网络
随参信道时变网络4.4信道特性对信号传输的影响
恒参信道的影响
恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道…
恒参信道非时变线性网络信号通过线性系统的分析方法。恒参信道
线性系统中无失真条件：
1、振幅～频率特性：为水平直线时无失真
下图为典型电话信道特性，用插入损耗便于测量恒参信道
线性系统中无失真条件：
2、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：
信道的振幅—频率特性不理想时的失真：信道的振幅—频率特性不理想时的失真：变参信道的影响
变参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。
变参信道举例：天波、地波、视距传播、散射传播…
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。多径效应分析：
设发射信号为
接收信号为

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。多径效应分析：
应用三角公式可以将式(4.4-1)改写成：

(4.4-2)

多径效应分析：
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：

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。综上所述，接收信号的分类：
确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信号
随相信号：接收码元的相位随机变化
起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变化。通过多径信道传输的信号都具有这种特性主要内容：4.5信道中的噪声
噪声
信道中存在的不需要的电信号。
又称加性干扰。
按噪声来源分类
人为噪声－例：开关火花、电台辐射
自然噪声－例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声
热噪声
来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。
频率范围：均匀分布在大约0～1012Hz。
热噪声电压有效值：
式中
k=1.3810-23（J/K）－波兹曼常数；
T－热力学温度（ºK）；
R－阻值（）；
B－带宽（Hz）。
性质：高斯白噪声按噪声性质分类
脉冲噪声：是突发性地产生的，幅度很大，其持续时间比间隔时间短得多。其频谱较宽。电火花就是一种典型的脉冲噪声。
窄带噪声：来自相邻电