第四章---信--道学习教案

1、会计学1第四章第四章-信信-道道第一页，共49页。第1页/共49页第二页，共49页。第2页/共49页第三页，共49页。第3页/共49页第四页，共49页。线性信道(xn do)：eo(t) = fei(t)+n(t)= h(t)*ei(t)+n(t) ei(t)：模拟(mn)已调信号或数字已调信号。f ：线性失真，非线性失真，损耗，时变特性等。n(t)： 加性噪声单输入单输出(shch)信道：恒参信道：如果信道参数不随时间t变化或基本不变化, 则称恒参信 道; 如电缆、光缆、无线视距信道、卫星中继信道等。随参信道：如果信道参数是随机快变化的,则称信道为随参信道。 如电离层反射信道、对流层散射信道

2、。 ei（t）f .eo(t) = fei(t)+n(t) n(t)第4页/共49页第五页，共49页。1.无记忆信道:(信道内只存在起伏噪声)特点：任意一个码元的差错与前后码元的差错不发生(fshng)任何依赖关系。2.有记忆信道:(信道内除起伏噪声外,还存在衰落效应等)特点：信号的传输与前后码元有依赖关系,需用马尔科夫链描述。 第5页/共49页第六页，共49页。p(0/0)p(0/1)p(1/0)p(1/1)0101xy转移概率矩阵：p(yj / xi)= p(0/0) p(1/0) p(0/1) p(1/1) pe=p(0)p(1/0)+p(1)p(0/1) 0101xye-1e-1eep

3、(yj / xi)= 1 1- pe=第6页/共49页第七页，共49页。第7页/共49页第八页，共49页。第8页/共49页第九页，共49页。第9页/共49页第十页，共49页。ei（t）h(t)eo(t)=ei(t)*h(t)+n(t)n(t)式中H（）是信道传输特性(txng)函数 第10页/共49页第十一页，共49页。dtjke)(H-群迟延(chyn)的含义：相位频率特性的导数，即 ：)()(dttkth-若输入信号(xnho)为ei(t),则理想恒参信道的输出为：)()(0dittkete-理想恒参信道对信号传输的影响是：（1）对信号在幅度上产生固定的衰减；（2）对信号在时间上产生固定的

4、迟延。第11页/共49页第十二页，共49页。30011002900 频率（HZ）衰耗dB典型(dinxng)的音频电话信道的相对衰耗对信号的影响：不均匀衰耗使传输信号的幅度(fd)随频率发生畸变，引起信号波形失真。若是数字传输，引起相邻码元波形在时间上的重叠（码间干扰）。第12页/共49页第十三页，共49页。第13页/共49页第十四页，共49页。例：2ASK系统(xtng)调制器调制(tiozh)信道(xn do)包络检波抽样判决2ASKSi(t)r(t)mo(t)m(t)cp(t)100m(t)2ASKSi(t)r(t)cp(t)110mo(t)门限ttttt 2ASK频谱范围无限，通过信道

5、后失真码间串扰 收、发滤波器合理设计，可使码间串扰为零。第14页/共49页第十五页，共49页。四、克服(kf)措施： 模拟通信： 频域均衡，使信道、均衡器联合频率特性在信号频率范围内无畸变。 数字通信： 合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰。信道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适应信道特性变化。第15页/共49页第十六页，共49页。第16页/共49页第十七页，共49页。第17页/共49页第十八页，共49页。问题：为什么远距离HF无线电广播(gungb)在太阳黑子活动的 高峰期时效果更好？第18页/共49页第十九页，共49页。ABabcd收发天线共 同照射区 a、b

6、、c、d散射体，由小气团组成，每个小气团都是一个二次辐射源，它们组成一个散射体。第19页/共49页第二十页，共49页。问题：为什么在实际(shj)通信中并不广泛使用对流层通道？第20页/共49页第二十一页，共49页。4. 7 随参信道及其对信号(xnho)传输的影响 ).,2 ,1( )(cos)()(1NitttutRNiioi-ui(t)第i条路径的接收信号振幅 -第i条路径的接收信号传输时延)(ti第21页/共49页第二十二页，共49页。)(cos)(sin)(cos)(sin)(sin)(cos)(cos)()(cos)()(tttVttXttXtttutttutttutRoosoco

7、iioiiioi-第22页/共49页第二十三页，共49页。式中： 合成信号R（t）的包络。 ： 合成信号R（t）的相位(xingwi)。从波形上看，发射信号Acost变成了包络和相位(xingwi)受到调制的窄带信号。称为衰落信号，并引起频率弥散现象（单个频率变成窄带频谱）。由于R(t)是窄带高斯过程，则其包络的概率密度函数服从瑞利分布，而相位(xingwi)服从均匀分布。) t (X) t (X) t (V2s2c)()()(tXtXarctgtcstR(t)f0瑞利衰落（快衰落）频率弥散多径传播的特征：（1）单频信号变成包络(bo lu)和相位受调制的窄带信号，这种信号称为衰落信号，即多径

8、传播产生瑞利型衰落；（2）从频谱上看，单频信号变成了多频信号(即多径传播引起频率的弥散)。第23页/共49页第二十四页，共49页。f(t)延迟t0延迟t0+V0f(t-t0)+V0f(t-t0-)V0V0)2cos(2eeV)ee(eeV)e1(eV)(H2jtj02j2j2jtj0jtj0000-其模特性依赖于cos（/2）：对于不同(b tn)的频率，两径传播的结果将有不同(b tn)的衰减。 上述模型的传输特性： 第24页/共49页第二十五页，共49页。021123)fcos(2)f (Hpf结论：不同的频率有不同的衰减。当fn/时，出现传输(chun sh)极点； 当f(2n+1) /

9、2时，出现传输(chun sh)零点。解决方法：（1） 限制信号带宽要想避免出现选择性衰落带来的严重失真，就要适当限制信号带宽，将带宽限制在两个零点之间。两个零点之间的间隔为2/(或f1/)，要想不产生明显的选择性衰落，则产生波形f(t)的带宽必须小于多径产生媒质的相关带宽f1/m，m为最大多径时延差。 工程设计中，通常选择信号带宽为相关带宽的1/51/3。（2）分集接收对于多径信号，也可以采用分集接收或扩展频谱的方法来改善(gishn)它的特性。 第25页/共49页第二十六页，共49页。第26页/共49页第二十七页，共49页。第27页/共49页第二十八页，共49页。第28页/共49页第二十九

10、页，共49页。接收机1接收机2二重(r zhn)分集选择式合并第29页/共49页第三十页，共49页。接收机1接收机2第30页/共49页第三十一页，共49页。接收机1接收机2第31页/共49页第三十二页，共49页。干扰：对有用信号有害的各种( zhn)波形的总称。噪声：可用随机过程描述的干扰。不能准确预测其波形一、加性噪声的来源1、人为噪声来源于无关的其他信号源。如：外台信号、接触不良的触点等，由不希望有的信号源引起(ynq)的。2.自然噪声来自于大自然。由自然界存在的各种电磁波源引起(ynq)。如：闪电、大气中的电暴、银河系噪声、大气干扰及宇宙噪声等。 3.内部噪声系统设备本身产生的各种噪声。

11、如：电阻中自由电子的热运动、半导体中载流子(电子和空穴)的随机产生与复合等。是元器件内部固有的噪声。第32页/共49页第三十三页，共49页。注意：通信系统模型(mxng)中的噪声源是分散在通信系统各处的噪声的集中表示。通常把加性噪声的主要代表起伏噪声理解成热噪 声、散弹噪声、宇宙噪声的集中表示。均为高斯白噪声。第33页/共49页第三十四页，共49页。n(t)：白噪声。双边(shungbin)带功率谱密度Pn（f） 单边带功率谱密度Pn（f）n0/2ffn000 N不可能为无穷大，故白噪声的频率范围(fnwi)应是有限的。-dffpNn)(噪声功率第34页/共49页第三十五页，共49页。带通型噪

12、声(zoshng)的功率谱密度：接收滤波器解调n(t)ni(t)BPFBPFfni(t)的功率谱密度ffc0Pni(t)Pni(f0)Bnfc噪声带宽Bn0)()(cninnifPNBdffPNiiBn 为等效噪声带宽，其物理意义(yy)是：白噪声通过实际带通滤波器的效果与通过宽度为Bn ，高为Pni（f0）的矩形滤波器的效果一样。第35页/共49页第三十六页，共49页。图中：P(x)发送信道(xn do)的概率；P(y)是接收信号的概率；P(yi/xi)是转移概率，i=1,2,n，它是发送为xi，而收到的是yi的概率。 第36页/共49页第三十七页，共49页。第37页/共49页第三十八页，共49页。第38页/共49页第三十九页，共49页。bit/s)1 (log2NSBC（3.10-5)第39页/共49页第四十页，共49页。BnSBNSBC0221log)1 (log问题：无限制(xinzh)地增大B，能够使C无穷大？分析： 结论：即使传输带宽无穷大，此时的信道容量也是有限的。原因：此时的噪声(zoshng)功率也趋于无穷大。 第40页/共49页第四十一页，共49页。第41页/共49页第四十二页，共49页。如图所示的信道(xn do)，判断有无线性失真第42页/共49页第四十三页，共49页。021123)fcos(2)f (Hpf第