第2章 信道与噪声.

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1、第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-5-301复习与小结1. 对于模拟通信来说，系统的有效性和可靠性具体可用（ ）和（ ）来衡量。对于数字通信系统而言，系统的可靠性和有效性具体可用（ ）和（ ）来衡量。2.平均信息量：3.传码率与传信率的关系：符号bitxPxPxPxPxPxPxPxPIniiinn122222121)(log)()(log)()(log)()(log)(NRRBb2log22222logBBbRRR第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-5-302 4. 码元速率不变，二进制信息速率与多进制信息速率之间的关系： 系统信息速率不变

2、，多进制码元速率与二进制码元速率之间的关系： 5. 误码率 ： 6.误信率 ：22222bBBNbNRNNRNRRlogloglogBNbNbBRNRRR222logeP系统传输的总码元数接收的错误码元数eP系统传输的总比特数数系统传输中出错的比特ebPebP第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-5-303第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声 2.1 2.1 信道的基本概念信道的基本概念 2.2 2.2 恒参信道及其对所传信号的影响恒参信道及其对所传信号的影响 2.3 2.3 随参信道及其对所传信号的影响随参信道及其对所传信号的影响 2.4 2.4 信道的加性噪声信道的

3、加性噪声 2.5 2.5 通信中的常见噪声通信中的常见噪声 2.6 2.6 信道容量的概念信道容量的概念 第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-5-3042.1 2.1 信道的基本概念信道的基本概念2.1.1 2.1.1 信道的定义信道的定义 信道，通俗地说，是指以传输媒质为信道，通俗地说，是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作用是的作用是传输信号传输信号，它提供一段频带让信，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以号通过，同时又给信号加以限制

4、和损害限制和损害。 第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-5-3052.1.2 2.1.2 信道的分类信道的分类 信道可大体分成：信道可大体分成：狭义狭义信道和信道和广义广义信道。信道。 1. 1. 狭义信道狭义信道 狭义信道是指在发端设备和收端设备中间狭义信道是指在发端设备和收端设备中间的传输媒介，它包括的传输媒介，它包括有线信道有线信道和和无线信道无线信道。 2. 2. 广义信道广义信道 广义信道通常也可分成两种，广义信道通常也可分成两种，调制信道调制信道和和编码信道编码信道。 6 o 调制信道与编码信道编码器输出调制器发转换器媒质收转换器解调器解调器输出调制信道编

5、码信道调制器中含发滤波器，解调器中含收滤波器 收、发转换器：放大，频率变换等功能图 调制信道与编码信道第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-5-3072.1.3 2.1.3 信道的数学模型信道的数学模型 1.1.调制信道模型调制信道模型 调制信道的范围是从调制器输出端到解调制信道的范围是从调制器输出端到解调器输入端。通常它具有如下性质：调器输入端。通常它具有如下性质： （1 1）有一对）有一对( (或多对或多对) )输入端和一对输入端和一对( (或多或多对对) )输出端；输出端； （2 2）绝大部分信道都是线性的，即满足）绝大部分信道都是线性的，即满足叠加原理；叠加原理

6、；第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-5-308 （3 3）信号通过信道会出现迟延时间；）信号通过信道会出现迟延时间； （4 4）信道对信号有损耗它包括固定损耗或）信道对信号有损耗它包括固定损耗或时变损耗；时变损耗； （5 5）即使没有信号输入，在信道的输出端）即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的功率输出（噪声）。仍可能有一定的功率输出（噪声）。 时变线性网络时变线性网络ei(t) e0(t)ei1(t) e01(t)ei2(t) e02(t)eim(t) e0m(t). . .(a) (b)图2-2 调制信道模型第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信

7、系统原理2022-5-309 对于二对端的信道模型来说，其输出与对于二对端的信道模型来说，其输出与输入之间的关系式可表示成：输入之间的关系式可表示成：将上式进一步简化可以写成：将上式进一步简化可以写成： 这样信道对信号的影响可归纳为两点：这样信道对信号的影响可归纳为两点：一是一是乘性干扰乘性干扰k k( (t t) )，二是，二是加性干扰加性干扰n n( (t t) )。不同特性的信道，仅反映信道模型有不同的不同特性的信道，仅反映信道模型有不同的k k( (t t) )及及n n( (t t) )。 )()()(0tnteftei)()()()(0tntetktei第第2 2章章 信道与噪声信

8、道与噪声现代通信系统原理2022-5-3010 根据信道中根据信道中k k( (t t) )的特性不同，可以将信的特性不同，可以将信道分为：道分为：恒参信道恒参信道和和随参信道随参信道。 2. 2. 编码信道模型编码信道模型 从编码器输出端到译码器输入端的所有从编码器输出端到译码器输入端的所有转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变换的方框加以概括，此方框称为编码信道。换的方框加以概括，此方框称为编码信道。 编码信道的模型可用数字信号的转移概编码信道的模型可用数字信号的转移概率来描述。率来描述。 第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理2022-

9、5-3011 模型中，把模型中，把 、 、 、 称为信道转移概率。以称为信道转移概率。以 为例，其含义为例，其含义是是“经信道传输，把经信道传输，把0 0转移为转移为1 1的概率的概率”。 0 01 12 23 30 01 1图2-3 二进制编码信道模型图2-4 四进制编码信道模型P(0/0)P(1/0)P(0/1)P(1/1)0/0(P)0/1 (P) 10( /P) 11 ( /P)0/1 (P12 o 明线w 最早发展和使用的传输介质。它是由电线杆支持，架设在地面的平行而相互绝缘裸线线路，其导线采用钢、铝或铜线，线径为3-4mm。w 明线易受气候影响和外界电磁扰的影响，通信质量不稳定，且

10、衰耗大，容量小。w 它的优点是敷设技术简单、价格便宜。第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理13明线14 o 双绞线w 双绞线由绞合在一起的一对导线组成，具有较强的抗干扰能力。 双绞线的主要缺点是不适于远距离传输。w许多对位于同一保护套内相互绝缘的双绞线可以构成对称电缆。w 对称电缆的传输损耗比明线大得多，但其传输特性比较稳定。第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理15对称电缆：双绞线第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理16对称电缆：双绞线17 o 同轴电缆w 同轴电缆共有四层。它的内部共有两层导体排列在同一轴上，所以称为“同轴”。w 外导体是一个圆

11、柱形的空管（在可弯曲的同轴电缆中，它可以由金属丝编织而成），内导体是金属线（芯线）。它们之间填充着介质。w 几根同轴线管往往套在一个大的保护套内，另外还装入一些二芯扭绞线对或四芯线组，作为传输控制信号之用。第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理18同轴电缆同轴电缆截面示意图双同轴电缆及6芯接头 第第2 2章章 信道与噪声信道与噪声现代通信系统原理19同轴电缆基站用射频同轴电缆(50同轴电缆) 射频同轴电缆20 o 光纤的结构w 60年代，发明激光器,1966年高锟博士提出以光导纤维为传输介质。1000dB/Km衰减很大涂敷层包层(含磷等掺杂剂的SiO2 )纤芯（含氟或硼的SiO2