第三章信道和噪声

《第三章信道和噪声》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章信道和噪声（92页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、通信原理通信原理 第三章：信道与噪声第三章：信道与噪声3.1 信道信道 信号的传输通道是信道，信道是通信信号的传输通道是信道，信道是通信系统中重要的组成部分，信道中的噪声也系统中重要的组成部分，信道中的噪声也是不可避免的，因此了解信道和噪声对了是不可避免的，因此了解信道和噪声对了解信号的传输原理是至关重要的。解信号的传输原理是至关重要的。 下面通过一个小动画来简单了解一下下面通过一个小动画来简单了解一下信号在信道中传输所经历的一切。信号在信道中传输所经历的一切。 3.1.1 信道的定义及分类信道的定义及分类 信道就是指信号传输的通道，也可以说是信道就是指信号传输的通道，也可以说是传输媒介。传输

2、媒介。 比如：日常生活中的电缆、光纤、天线、比如：日常生活中的电缆、光纤、天线、电磁波等都是信号的传输媒介，都可以成电磁波等都是信号的传输媒介，都可以成为信道。为信道。信道的定义及分类信道的定义及分类 除了这些传输媒介外，信号在传输过程除了这些传输媒介外，信号在传输过程中还会经过编码器、调制器、发送机、接中还会经过编码器、调制器、发送机、接收机、解调器和译码器等设备，这些设备收机、解调器和译码器等设备，这些设备也是信号信号传输过程中要经过的道路。也是信号信号传输过程中要经过的道路。因此，通常把传输媒介称为狭义信道，而因此，通常把传输媒介称为狭义信道，而把信号必须经过的各种通信设备统称为广把信号

3、必须经过的各种通信设备统称为广义信道。义信道。广义信道广义信道信道的定义及分类信道的定义及分类 狭义信道按照传输媒质的特性可分为：狭义信道按照传输媒质的特性可分为：有线信道和有线信道和 无线信道无线信道 两类。两类。 广义信道按照它包括的功能，可以分为广义信道按照它包括的功能，可以分为 调制信道调制信道 、编码信道、编码信道 等。等。 分别介绍有线信道、无线信道、调制信分别介绍有线信道、无线信道、调制信道道 、编码信道、编码信道 。信道的定义及分类信道的定义及分类 调制信道是指从调制器输出端到解调器调制信道是指从调制器输出端到解调器输入端所包含的发转换装置、媒介和收转输入端所包含的发转换装置、

4、媒介和收转换装置换装置 三部分。三部分。 编码信道是指编码器输出端到译码器输编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。即包括调制器、调制信道和入端的部分。即包括调制器、调制信道和解调器。解调器。信道信道广义信道广义信道（简称信道简称信道）狭义信道狭义信道有线信道有线信道无线信道无线信道调制信道调制信道 编码信道编码信道从研究信息传输的角度 出发，使一些基本问题的研究比较方便。通信效果的好坏，很大程度上将依赖于狭义信道的特性。信道的定义及分类信道的定义及分类 所谓有线信道是指传输媒介为明线、对所谓有线信道是指传输媒介为明线、对称电缆、同轴电缆、光缆及波导等一类能称电缆、同轴电缆、光缆及波导等

5、一类能够看得见的媒介。够看得见的媒介。 有线信道是现代通信网中最常用的信道有线信道是现代通信网中最常用的信道之一，如对称电缆（又称电话电缆）广泛之一，如对称电缆（又称电话电缆）广泛应用于（市内）近程传输。但信号在传输应用于（市内）近程传输。但信号在传输过程中肯定会有衰减，也肯定会有时延。过程中肯定会有衰减，也肯定会有时延。 比如：有线电视信号随着有线电视台到比如：有线电视信号随着有线电视台到用户之间的距离越来越远而衰减得越来越用户之间的距离越来越远而衰减得越来越严重，那么有线电视台是如何保证长距离严重，那么有线电视台是如何保证长距离传输有线电视信号时不衰减的？传输有线电视信号时不衰减的？ 有线

6、电视传输距离是通过中转站（地方有线电视传输距离是通过中转站（地方有线电视台）进行有线电视信号的放大，有线电视台）进行有线电视信号的放大，以解决由传输距离造成的衰减，同时对于以解决由传输距离造成的衰减，同时对于没有中转站，距离较远的地方，比如城市没有中转站，距离较远的地方，比如城市到乡镇再到各区等，都是采用干线放大器到乡镇再到各区等，都是采用干线放大器进行信号放大，（路边电线杆上的小盒子进行信号放大，（路边电线杆上的小盒子就是专用于高频电视信号放大的）。就是专用于高频电视信号放大的）。 对于大多数有线信道，由于它们的传输参对于大多数有线信道，由于它们的传输参数恒定，不随时间而变化，所以幅度数恒定

7、，不随时间而变化，所以幅度- -频率频率特性和相位特性和相位- -频率特性就是它们的主要特性。频率特性就是它们的主要特性。 对于信号而言，幅度、频率、相位是信号对于信号而言，幅度、频率、相位是信号的基本特性，因此我们希望信道经过信道的基本特性，因此我们希望信道经过信道后，幅度不变，相位不变，频率也不变，后，幅度不变，相位不变，频率也不变，这样信号就不可能失真了。这样信号就不可能失真了。 但这是不可能的，信号在传输过程中肯定但这是不可能的，信号在传输过程中肯定会衰减，也肯定会有时延。会衰减，也肯定会有时延。 通过第二章的学习我们知道，一个信号是通过第二章的学习我们知道，一个信号是由不同频率分量的

8、信号组成。这样如果衰由不同频率分量的信号组成。这样如果衰减和时延不一致的话，就会变形。减和时延不一致的话，就会变形。 如果不同频率的信号衰减一致的话，频谱如果不同频率的信号衰减一致的话，频谱形状基本没有变化，所以没有频率失真。形状基本没有变化，所以没有频率失真。 但如果一些衰减大，一些衰减小，那就会但如果一些衰减大，一些衰减小，那就会产生变形。产生变形。3.1.2 如何弥补？如何弥补？ 对于像有线信道这样的有固定幅频特对于像有线信道这样的有固定幅频特性或相频特性的信道，可以添加一个补偿性或相频特性的信道，可以添加一个补偿电路，使总的信道特性趋于平坦，这种通电路，使总的信道特性趋于平坦，这种通过

9、校正幅频特性或相频特性来补偿失真信过校正幅频特性或相频特性来补偿失真信号的处理方法，也称为频域均衡。还有一号的处理方法，也称为频域均衡。还有一种均衡是通过产生波形去补偿失真波形的，种均衡是通过产生波形去补偿失真波形的，这种均衡则称为时域均衡。有关时域均衡这种均衡则称为时域均衡。有关时域均衡我们讲到数字信号的基带传输时再继续。我们讲到数字信号的基带传输时再继续。3.1.3 无线信道无线信道 无线信道的传输媒介比较多，它包括无线信道的传输媒介比较多，它包括短波电离层反射、对流层散射等。可以这短波电离层反射、对流层散射等。可以这样认为，凡不属有线信道的媒介均为无线样认为，凡不属有线信道的媒介均为无线

10、信道的媒介。无线信道具有方便、灵活、信道的媒介。无线信道具有方便、灵活、通信者可移动等优点，但无线信道的传输通信者可移动等优点，但无线信道的传输特性没有有线信道的传输特性稳定和可靠。特性没有有线信道的传输特性稳定和可靠。 移动通信是最为典型的无线通信系统。移动通信是最为典型的无线通信系统。 移动通信系统多建于大中城市的市区，移动通信系统多建于大中城市的市区，城市中的高楼林立、高低不平、疏密不同、城市中的高楼林立、高低不平、疏密不同、形状各异，这些都使移动通信中无线电波形状各异，这些都使移动通信中无线电波的传播路径进一步复杂化，并导致其传输的传播路径进一步复杂化，并导致其传输特性变化十分剧烈。使

11、得移动台接收到的特性变化十分剧烈。使得移动台接收到的电波一般是直射波和随时变化的绕射波、电波一般是直射波和随时变化的绕射波、反射波、散射波的叠加，这样就造成所接反射波、散射波的叠加，这样就造成所接收信号的电场强度起伏不定，这种现象称收信号的电场强度起伏不定，这种现象称为衰落。为衰落。 第一种衰减是自然的衰减。电磁波即使在第一种衰减是自然的衰减。电磁波即使在无遮无挡的自由空间传播，功率也会随传无遮无挡的自由空间传播，功率也会随传输距离的增加而衰减，衰减量大约是传输输距离的增加而衰减，衰减量大约是传输距离的距离的34倍，这种衰减成为路径衰减。倍，这种衰减成为路径衰减。 第二种衰减是遇到起伏的地形、