通信原理课件3

第三章信道本章研究的主要内容：1，信号在信道中的传输特性2，信噪比SNR计算第三章信道本章研究的主要内容：

序言信道:逻辑信道-----如编码信道、调制信道和信息论中研究的信道等物理信道-----指连接发射机和接收机之间的信号通道发射机接收机信道(本章研究对象）本章主要讨论物理信道！

定义：信道是指以传输媒质为基础的信号通道。

序言信道:逻辑信道-----如编码信道、调制信道和信息论中3.1信道分类按物理形态分有线：双绞线电缆、光纤无线：大气、水宇宙空间按信道特性分恒参：传输特性不随时间变化（有线一般属恒参）变参：信道特性随时间变化（无线信道可能是恒参，也可能是变参）

一、分类3.1信道分类按物理形态分按信道特性分一、分类恒参变参频域传输函数：

时域冲激响应函数：3.1信道分类

二、描述确知函数随机过程

图3.2.1有线信道媒质频率范围三、有线信道3.1信道分类图3.2.1有线信道媒质频率范围三、有线信道3.1信微波中继卫星1、恒参发射接收特点：收发天线无摭挡，电波直射3.1信道分类四、无线信道微波中继1、恒参发射接收特点：收发天线无摭挡，电波直射3.1移动通信信道2、变参DirectWave0102特征：接收信号是多条路径信号叠加稀梳散射3.1信道分类四、无线信道移动通信信道2、变参DirectWave0102特征：接收对流层散射信道散射体（密集散射）特征：电波不能直射2、变参3.1信道分类四、无线信道对流层散射信道散射体（密集散射）特征：电波不能直射2、变参3水声信道声波传播速度（1500米/秒）海面反射严重多径衰落明显深海、浅海衰落特性不同

2、变参3.1信道分类四、无线信道水声信道2、变参3.1信道分类四、无线信道

广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道和编码信道。图3–1调制信道和编码信道3.2调制信道与编码信道广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道和一、调制信道3.2调制信道与编码信道调制信道是为研究调制与解调问题所建立的一种广义信道，它所关心的是信号经信道传输后波形和频谱的变化情况。因此，调制信道可以用具有一定输入、输出关系的方框来表示。ei(t)eo(t)

其输入输出的关系有：一、调制信道3.2调制信道与编码信道调制信道是为研究调制与通常，f[ei(t)]可以表示为：k(t)ei(t)， 此时，

eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)其中k(t)表示时变线性网络的特性，称为乘性干扰。

k(t)－一个复杂的函数，反映信道的衰减、线性失真、非线性失真、延迟…等。 最简单情况：k(t)=常数，表示衰减。 当k(t)=常数，称为恒(定)参(量)信道 例如，同轴电缆 当k(t)常数，称为随(机)参(量)信道 例如，移动蜂窝网通信信道一、调制信道3.2调制信道与编码信道通常，f[ei(t)]可以表示为：k(t)ei(t二、编码信道3.2调制信道与编码信道输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号失真情况，但误码是由调制信道造成的.

二进制无记忆信道

二进制无记忆对称信道转移概率矩阵：p(yj/xi)=p(0/0)p(1/0)p(yj/xi)=1－ε1－εp(0/1)p(1/1)εε

pe=p(0)×p(1/0)+p(1)×p(0/1)pe=ε×[p(0)+p(1)]二、编码信道3.2调制信道与编码信道输入、输出都是数字信号3.3恒参信道一、恒参信道实例

信道特性主要由传输媒质所决定，如果传输媒质是基本不随时间变化的，所构成的广义信道通常属于恒参信道。下面简要介绍几种有代表性的恒参信道的例子。如由架空明线、电缆、中长波地波传播、对称电缆、超短波及微波视距传播、人造卫星中继、光导纤维以及光波视距传播等传输媒质构成的广义信道都属于恒参信道。3.3恒参信道一、恒参信道实例信道特性主要由光纤信道组成：解调电信号基带电信号

（原始电信号）基带电信号

（原始电信号）基带处理光源光调制器光纤线路光检测器基带处理产生载波光3.3恒参信道一、恒参信道实例光纤信道组成：解调电信号基带电信号

（原始电信号）基带电信号恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以等效为一个线性时不变网络。只要知道网络的传输特性，就可以采用信号分析方法，分析信号及其网络特性。

线性网络的传输特性可以用幅度频率特性和相位频率特性来表征。现在我们首先讨论理想情况下的恒参信道特性。

3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，1.理想恒参信道特性理想恒参信道就是理想的无失真传输信道，其等效的线性网络传输特性为其中K0为传输系数，td为时间延迟，它们都是与频率无关的常数。根据信道的等效传输函数，可以得到幅频特性为|H(ω)|=K0

相频特性为φ(ω)=ωtd3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响1.理想恒参信道特性3.3恒参信道二、恒参信道传输特性

信道的相频特性通常还采用群迟延-频率特性来衡量，所谓的群迟延-频率特性就是相位-频率特性的导数，则群迟延-频率特性可以表示为

3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响图：理想信道的幅频特性、相频特性和群迟延-频率特性信道的相频特性通常还采用群迟延-频率特性来衡

恒参信道传输特性及其对信号传输的影响时域关系式：y(t)=x(t)*h(t)频域关系式：Y(ω)＝X(ω)H(ω)频率特性：群迟延频率特性：理想信道：H(ω=ke-jωtd

，τ(ω)=-td

非理想信道:∣H(ω)∣≠k，τ(ω)≠-ωtd3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响恒参信道传输特性及其对信号传输的影响3.3恒参信道二、恒恒参信道举例设某恒参信道的幅频特性为H(ω)=［1+cosωT0］其中，td为常数。试确定信号s(t)通过该信道后的输出信号表示式，并讨论之。解: H(ω)=［1+cosωT0］=+(+)=++h(t)=δ(t-td)+δ(t-td+T0)+δ(t-td-T0)输出信号so(t)=s(t)*h(t)=s(t-td)+s(t-td+T0)+s(t-td-T0)

恒参信道举例设某恒参信道的幅频特性为由此可见，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迟延。这种情况也称信号是无失真传输。3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响在实际中，如果信道传输特性偏离了理想信道特性，就会产生失真(或称为畸变)。幅度-频率失真相位-频率失真由此可见，理想恒参信道对信号传输的影响是：3.3恒参信道幅度-频率失真：由实际信道的幅度频率特性的不理想引起的，这种失真又称为频率失真，属于线性失真。。(b)3020100120024003600f/HzA(f)/dB3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响信道的幅度-频率特性不理想会使通过它的信号波形产生失真，若在这种信道中传输数字信号，则会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相互重叠，造成码间干扰。幅度-频率失真：由实际信道的幅度频率特性的不理想引起的，这种相位-频率失真：当信道的相位-频率特性偏离线性关系时，将会使通过信道的信号产生相位-频率失真，相位-频率失真也是属于线性失真。3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响相位-频率失真：当信道的相位-频率特性偏离线性关系时，将会使

随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的信道。常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。3.4变参信道一、变参信道实例随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的1.短波电离层反射信道3.4变参信道一、变参信道实例

短波：波长:100-10m的无线电波

分类： 沿地表传播的“地波” 由电离层反射传播的“天波”

传播路径

电离层（Flayer)

离地60-600km的大气层电离层分四层：D、E、F1、F21.短波电离层反射信道3.4变参信道一、变参信道实例短波图：电离层结构示意图

2.工作频率为了实现短波通信，在选用工作频率时要考虑如下两个条件：（1）工作频率应小于最高可用频率；（2）使电磁波在D、E层的吸收最小。图：电离层结构示意图2.工作频率3.多径传播原因：（1）电波一次、多次反射（2）反射层高度不同（3）漫射现象（4）地球磁场引起的电波分裂（寻常波和非寻常波）多径形式示意图：(a)一次反射和两次反射；(b)反射区高度不同；(c)寻常波与非寻常波；(d)漫射现象3.多径传播原因：多径形式示意图：(a)一次反射和两次反3.4变参信道二、变参信道传输特性及其对信号传输的影响

对信号的衰耗随时间变传输时延随时间变

多径传播3.4变参信道二、变参信道传输特性及其对信号传输的影响对设发送信号：S（t）=ACOSω0t则接收信号：其中：μi（t）为第i路径收信号的振幅τi（t）为第i路径收信号的传输时延φi（t）=－ω0τi（t）3.4变参信道二、变参信道传输特性及其对信号传输的影响设发送信号：S（t）=ACOSω0t其中：μi（t）为第i(1)瑞利衰落与频率弥散两个结论:从波形上看：多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号，这种信号称为衰落信号，即多径传播使信号产生瑞利型衰落。(2)从频谱上看：多径传播使单一谱线变成了窄带频谱，即多径传播引起了频率弥散。(1)瑞利衰落与频率弥散两个结论:(2）频率选择性衰落

(P62)

---以两径传播为例分析

设信号经两路径到收端,且两路径具相同传输损耗V0和一个相对时延差τ,可用下线性网络表信道模型V0V0延迟t0延迟t0+τ+f(t)f0(t)V0f(t)V0f(t)V0f(t-t0)V0f(t-t0–τ)(2）频率选择性衰落(P62)---以两径传播为例则H(ω)的获得设∴输出信号为:∴(2）频率选择性衰落

(P62)

则H(ω)的获得设∴输出信号为:∴(2）频率选择性衰落(H(ω)的分析∵(2）频率选择性衰落

(P62)

H(ω)的分析∵(2）频率选择性衰落(P62)频率选择性衰落相关带宽Δf=1/τm发送信号带宽(2）频率选择性衰落

(P62)

频率选择性衰落(2）频率选择性衰落(P62)含交织编码的差错控制技术抗衰落性能好的调制解调技术功率控制技术分集接收技术扩频技术均衡技术3.5变参信道特性的改善含交织编码的差错控制技术3.5变参信道特性的改善

(1)原理∴若把各径信号“适当地”合并，可减小衰落

分集的含义

---①使各路径信号相互独立②适当合并→系统性能↑∵快衰落信道收到的是各径信号的合成3.5变参信道特性的改善(1)原理∴若把各径信号“适当地”合并，可减小衰落分空间分集：

使用多个天线频率分集：

用多个频率传同一信息角度分集：

天线指向不同极化分集：

接收水平、垂直极化波(2)分集方式3.5变参信道特性的改善空间分集：(2)分集方式3.5变参信道特性的改善最佳选择式：

选择信噪比最好的一个接收等增益相加式：

各支路等增益相加最大比值相加式：

使增益和本支路信噪比成正比后相加性能：3>2>1(3)信号合并方式3.5变参信道特性的改善最佳选择式：(3)信号合并方式3.5变参信道特性的改善

前面我们讨论了恒参信道和随参信道传输特性以及其对信号传输的影响。除此之外，信道的加性噪声同样会对信号传输产生影响。加性噪声与信号相互独立，并且始终存在，实际中只能采取措施减小加性噪声的影响，而不能彻底消除加性噪声。因此，加性噪声不可避免地会对通信造成危害。3.6信道的加性噪声前面我们讨论了恒参信道和随参信道传输特性以及①外台信号

②人为施放的干扰源

③工业点火辐射

④荧光灯干扰

⑤闪电

⑥大气中的电暴

⑦银河系噪声

⑧其它宇宙噪声

⑨热噪声

⑩霰弹噪声

11电源哼声

12接触不良

13自激振荡

14各种内部谐波干扰

……Ⅰ.人为噪声Ⅱ.自然噪声Ⅲ.内部噪声噪声来源及分类!热噪声存在于一切电子设备内部，是干扰的主要来源一般这类外来干扰可以通过设备的设计避免①外台信号

②人为施放的干扰源

③工业点火辐射

起伏噪声的统计特性（1）瞬时幅度服从高斯分部且均值为0

（2）功率谱密度在很宽的频率范围内是平坦的Pn(f)=(W/Hz)3.6信道的加性噪声起伏噪声通常被认为是近似高斯白噪声。白噪声：在整个频率范围内具有平坦的功率谱密度的噪声。

双边功率谱密度起伏噪声的统计特性（1）瞬时幅度服从高斯分部且均值为03.6∵

起伏噪声共性

①可近似为G.W

②经BPF后为窄带G.RP

∴调制信道（经滤波器后）的加性噪声可近似为

——窄带高斯噪声噪声带宽≌Bn

等效噪声带宽3.6信道的加性噪声∵起伏噪声共性

①可近似为G.W

信道容量是指信道中信息无差错传输的最大速率。在信道模型中，我们定义了两种广义信道：调制信道和编码信道。调制信道是一种连续信道，可以用连续信道的信道容量来表征；编码信道是一种离散信道，可以用离散信道的信道容量来表征。在此处，我们只讨论连续信道的信道容量。

1.香农公式带宽为B(Hz)的连续信道，其输入信号为x(t)，信道加性高斯白噪声为n(t)，则信道输出为3.7信道容量信道容量是指信道中信息无差错传输的最大速率。

上式就是著名的香农(Shannon)信道容量公式，简称香农公式。香农公式表明的是当信号与信道加性高斯白噪声的平均功率给定时，在具有一定频带宽度的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。

只要传输速率小于等于信道容量，则总可以找到一种信道编码方式，实现无差错传输；若传输速率大于信道容量，则不可能实现无差错传输。(3.10-8)上式就是著名的香农(Shannon)信道若噪声n(t)的单边功率谱密度为n0，则在信道带宽B内的噪声功率N=n0B。因此，香农公式的另一形式为(3.10-9)由香农公式可得以下结论：

(1)增大信号功率S可以增加信道容量，若信号功率趋于无穷大，则信道容量也趋于无穷大，即若噪声n(t)的单边功率谱密度为n0，则在信道带宽B内的

(2)减小噪声功率N(或减小噪声功率谱密度n0)可以增加信道容量，若噪声功率趋于零(或噪声功率谱密度趋于零)，则信道容量趋于无穷大，即

(3)增大信道带宽B可以增加信道容量，但不能使信道容量无限制增大。信道带宽B趋于无穷大时，信道容量的极限值为(3.10-11)(2)减小噪声功率N(或减小噪声功率谱密2.香农公式的应用由香农公式(3.10-8)可以看出：对于一定的信道容量C来说，信道带宽B、信号噪声功率比S/N及传输时间三者之间可以互相转换。若增加信道带宽，可以换来信号噪声功率比的降低，反之亦然。如果信号噪声功率比不变，那么增加信道带宽可以换取传输时间的减少，等等。如果信道容量C给定，互换前的带宽和信号噪声功率比分别为B1和S1/N1，互换后的带宽和信号噪声功率比分别为B2和S2/N2，则有B1log2(1+S1/N1)=B2log2(1+S2/N2)2.香农公式的应用

由于信道的噪声单边功率谱密度n0往往是给定的，所以上式也可写成

例如：设互换前信道带宽B1=3kHz，希望传输的信息速率为104b/s。为了保证这些信息能够无误地通过信道，则要求信道容量至少要104b/s才行。互换前，在3kHz带宽情况下，使得信息传输速率达到104b/s，要求信噪比S1/N1≈9倍。如果将带宽进行互换，设互换后的信道带宽B2=10kHz。这时，信息传输速率仍为104b/s，则所需要的信噪比S2/N2=1倍。

由于信道的噪声单边功率谱密度n0往往是例电视有300,000个像元，每个像元10个亮度电平（等概），每秒30帧图像，要求S/N为30dB，求传输所用带宽。解：一个像元的信息量一帧的信息量一秒的信息量 996000×30=29.9×106bit例电视有300,000个像元，每个像元10个亮度电平（等概）本章的目标和要求本章研究的主要内容：1，信号在信道中的传输特性2，信噪比SNR计算本章的目标和要求本章研究的主要内容：本章作业3-13-43-63-8本章作业3-1第三章信道本章研究的主要内容：1，信号在信道中的传输特性2，信噪比SNR计算第三章信道本章研究的主要内容：

序言信道:逻辑信道-----如编码信道、调制信道和信息论中研究的信道等物理信道-----指连接发射机和接收机之间的信号通道发射机接收机信道(本章研究对象）本章主要讨论物理信道！

定义：信道是指以传输媒质为基础的信号通道。

序言信道:逻辑信道-----如编码信道、调制信道和信息论中3.1信道分类按物理形态分有线：双绞线电缆、光纤无线：大气、水宇宙空间按信道特性分恒参：传输特性不随时间变化（有线一般属恒参）变参：信道特性随时间变化（无线信道可能是恒参，也可能是变参）

一、分类3.1信道分类按物理形态分按信道特性分一、分类恒参变参频域传输函数：

时域冲激响应函数：3.1信道分类

二、描述确知函数随机过程

图3.2.1有线信道媒质频率范围三、有线信道3.1信道分类图3.2.1有线信道媒质频率范围三、有线信道3.1信微波中继卫星1、恒参发射接收特点：收发天线无摭挡，电波直射3.1信道分类四、无线信道微波中继1、恒参发射接收特点：收发天线无摭挡，电波直射3.1移动通信信道2、变参DirectWave0102特征：接收信号是多条路径信号叠加稀梳散射3.1信道分类四、无线信道移动通信信道2、变参DirectWave0102特征：接收对流层散射信道散射体（密集散射）特征：电波不能直射2、变参3.1信道分类四、无线信道对流层散射信道散射体（密集散射）特征：电波不能直射2、变参3水声信道声波传播速度（1500米/秒）海面反射严重多径衰落明显深海、浅海衰落特性不同

2、变参3.1信道分类四、无线信道水声信道2、变参3.1信道分类四、无线信道

广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道和编码信道。图3–1调制信道和编码信道3.2调制信道与编码信道广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道和一、调制信道3.2调制信道与编码信道调制信道是为研究调制与解调问题所建立的一种广义信道，它所关心的是信号经信道传输后波形和频谱的变化情况。因此，调制信道可以用具有一定输入、输出关系的方框来表示。ei(t)eo(t)

其输入输出的关系有：一、调制信道3.2调制信道与编码信道调制信道是为研究调制与通常，f[ei(t)]可以表示为：k(t)ei(t)， 此时，

eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)其中k(t)表示时变线性网络的特性，称为乘性干扰。

k(t)－一个复杂的函数，反映信道的衰减、线性失真、非线性失真、延迟…等。 最简单情况：k(t)=常数，表示衰减。 当k(t)=常数，称为恒(定)参(量)信道 例如，同轴电缆 当k(t)常数，称为随(机)参(量)信道 例如，移动蜂窝网通信信道一、调制信道3.2调制信道与编码信道通常，f[ei(t)]可以表示为：k(t)ei(t二、编码信道3.2调制信道与编码信道输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号失真情况，但误码是由调制信道造成的.

二进制无记忆信道

二进制无记忆对称信道转移概率矩阵：p(yj/xi)=p(0/0)p(1/0)p(yj/xi)=1－ε1－εp(0/1)p(1/1)εε

pe=p(0)×p(1/0)+p(1)×p(0/1)pe=ε×[p(0)+p(1)]二、编码信道3.2调制信道与编码信道输入、输出都是数字信号3.3恒参信道一、恒参信道实例

信道特性主要由传输媒质所决定，如果传输媒质是基本不随时间变化的，所构成的广义信道通常属于恒参信道。下面简要介绍几种有代表性的恒参信道的例子。如由架空明线、电缆、中长波地波传播、对称电缆、超短波及微波视距传播、人造卫星中继、光导纤维以及光波视距传播等传输媒质构成的广义信道都属于恒参信道。3.3恒参信道一、恒参信道实例信道特性主要由光纤信道组成：解调电信号基带电信号

（原始电信号）基带电信号

（原始电信号）基带处理光源光调制器光纤线路光检测器基带处理产生载波光3.3恒参信道一、恒参信道实例光纤信道组成：解调电信号基带电信号

（原始电信号）基带电信号恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以等效为一个线性时不变网络。只要知道网络的传输特性，就可以采用信号分析方法，分析信号及其网络特性。

线性网络的传输特性可以用幅度频率特性和相位频率特性来表征。现在我们首先讨论理想情况下的恒参信道特性。

3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，1.理想恒参信道特性理想恒参信道就是理想的无失真传输信道，其等效的线性网络传输特性为其中K0为传输系数，td为时间延迟，它们都是与频率无关的常数。根据信道的等效传输函数，可以得到幅频特性为|H(ω)|=K0

相频特性为φ(ω)=ωtd3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响1.理想恒参信道特性3.3恒参信道二、恒参信道传输特性

信道的相频特性通常还采用群迟延-频率特性来衡量，所谓的群迟延-频率特性就是相位-频率特性的导数，则群迟延-频率特性可以表示为

3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响图：理想信道的幅频特性、相频特性和群迟延-频率特性信道的相频特性通常还采用群迟延-频率特性来衡

恒参信道传输特性及其对信号传输的影响时域关系式：y(t)=x(t)*h(t)频域关系式：Y(ω)＝X(ω)H(ω)频率特性：群迟延频率特性：理想信道：H(ω=ke-jωtd

，τ(ω)=-td

非理想信道:∣H(ω)∣≠k，τ(ω)≠-ωtd3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响恒参信道传输特性及其对信号传输的影响3.3恒参信道二、恒恒参信道举例设某恒参信道的幅频特性为H(ω)=［1+cosωT0］其中，td为常数。试确定信号s(t)通过该信道后的输出信号表示式，并讨论之。解: H(ω)=［1+cosωT0］=+(+)=++h(t)=δ(t-td)+δ(t-td+T0)+δ(t-td-T0)输出信号so(t)=s(t)*h(t)=s(t-td)+s(t-td+T0)+s(t-td-T0)

恒参信道举例设某恒参信道的幅频特性为由此可见，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迟延。这种情况也称信号是无失真传输。3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响在实际中，如果信道传输特性偏离了理想信道特性，就会产生失真(或称为畸变)。幅度-频率失真相位-频率失真由此可见，理想恒参信道对信号传输的影响是：3.3恒参信道幅度-频率失真：由实际信道的幅度频率特性的不理想引起的，这种失真又称为频率失真，属于线性失真。。(b)3020100120024003600f/HzA(f)/dB3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响信道的幅度-频率特性不理想会使通过它的信号波形产生失真，若在这种信道中传输数字信号，则会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相互重叠，造成码间干扰。幅度-频率失真：由实际信道的幅度频率特性的不理想引起的，这种相位-频率失真：当信道的相位-频率特性偏离线性关系时，将会使通过信道的信号产生相位-频率失真，相位-频率失真也是属于线性失真。3.3恒参信道二、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响相位-频率失真：当信道的相位-频率特性偏离线性关系时，将会使

随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的信道。常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。3.4变参信道一、变参信道实例随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的1.短波电离层反射信道3.4变参信道一、变参信道实例

短波：波长:100-10m的无线电波

分类： 沿地表传播的“地波” 由电离层反射传播的“天波”

传播路径

电离层（Flayer)

离地60-600km的大气层电离层分四层：D、E、F1、F21.短波电离层反射信道3.4变参信道一、变参信道实例短波图：电离层结构示意图

2.工作频率为了实现短波通信，在选用工作频率时要考虑如下两个条件：（1）工作频率应小于最高可用频率；（2）使电磁波在D、E层的吸收最小。图：电离层结构示意图2.工作频率3.多径传播原因：（1）电波一次、多次反射（2）反射层高度不同（3）漫射现象（4）地球磁场引起的电波分裂（寻常波和非寻常波）多径形式示意图：(a)一次反射和两次反射；(b)反射区高度不同；(c)寻常波与非寻常波；(d)漫射现象3.多径传播原因：多径形式示意图：(a)一次反射和两次反3.4变参信道二、变参信道传输特性及其对信号传输的影响

对信号的衰耗随时间变传输时延随时间变

多径传播3.4变参信道二、变参信道传输特性及其对信号传输的影响对设发送信号：S（t）=ACOSω0t则接收信号：其中：μi（t）为第i路径收信号的振幅τi（t）为第i路径收信号的传输时延φi（t）=－ω0τi（t）3.4变参信道二、变参信道传输特性及其对信号传输的影响设发送信号：S（t）=ACOSω0t其中：μi（t）为第i(1)瑞利衰落与频率弥散两个结论:从波形上看：多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号，这种信号称为衰落信号，即多径传播使信号产生瑞利型衰落。(2)从频谱上看：多径传播使单一谱线变成了窄带频谱，即多径传播引起了频率弥散。(1)瑞利衰落与频率弥散两个结论:(2）频率选择性衰落

(P62)

---以两径传播为例分析

设信号经两路径到收端,且两路径具相同传输损耗V0和一个相对时延差τ,可用下线性网络表信道模型V0V0延迟t0延迟t0+τ+f(t)f0(t)V0f(t)V0f(t)V0f(t-t0)V0f(t-t0–τ)(2）频率选择性衰落(P62)---以两径传播为例则H(ω)的获得设∴输出信号为:∴(2）频率选择性衰落

(P62)

则H(ω)的获得设∴输出信号为:∴(2）频率选择性衰落(H(ω)的分析∵(2）频率选择性衰落

(P62)

H(ω)的分析∵(2）频率选择性衰落(P62)频率选择性衰落相关带宽Δf=1/τm发送信号带宽(2）频率选择性衰落

(P62)

频率选择性衰落(2）频率选择性衰落(P62)含交织编码的差错控制技术抗衰落性能好的调制解调技术功率控制技术分集接收技术扩频技术均衡技术3.5变参信道特性的改善含交织编码的差错控制技术3.5变参信道特性的改善

(1)原理∴若把各径信号“适当地”合并，可减小衰落

分集的含义

---①使各路径信号相互独立②适当合并→系统性能↑∵快衰落信道收到的是各径信号的合成3.5变参信道特性的改善(1)原理∴若把各径信号“适当地”合并，可减小衰落分空间分集：

使用多个天线频率分集：

用多个频率传同一信息角度分集：

天线指向不同极化分集：

接收水平、垂直极化波(2)分集方式3.5变参信道特性的改善空间分集：(2)分集方式3.5变参信道特性的改善最佳选择式：

选择信噪比最好的一个接收等增益相加式：

各支路等增益相加最大比值相加式：

使增益和本支路信噪比成正比后相加性能：3>2>1(3)信号合并方式3.5变参信道特性的改善最佳选择式：(3)信号合并方式3.5变参信道特性的改善

前面我们讨论了恒参信道和随参信道传输特性以及其对信号传输的影响。除此之外，信道的加性噪声同样会对信号传输产生影响。加性噪声与信号相互独立，并且始终存在，实际中只能采取措施减小加性噪声的影响，而不能彻底消除加性噪声。因此，加性噪声不可避免地会对通信造成危害。3.6信道的加性噪声前面我们讨论了恒参信道和随参信道传输特性以及①外台信号

②人为施放的干扰源

③工业点火辐射

④荧光灯干扰

⑤闪电

⑥大气中的电暴

⑦银河系噪声

⑧其它宇宙噪声

⑨热噪声

⑩霰弹噪声

11电源哼声

12接触不良

13自激振荡

14各种内部谐波干扰

……Ⅰ.人为噪声Ⅱ.自然噪声Ⅲ.内部噪声噪声来源及分类!热噪声存在于一切电子设备内部，是干扰的主要来源一般这类外来干扰可以通过设备的设计避免①外台信号

②人为施放的干扰源

③工业点火辐射

起伏噪声的统计特性（1）瞬时幅度服从高斯分部且均值为0

（2）功率谱密度在很宽的频率范围内是平坦的Pn(f)=(W/Hz)3.6信道的加性噪声起伏噪声通常被认为是近似高斯白噪声。白噪声：在整个频率范围内具有平坦的功率谱密度的噪声。

双边功率谱密度起伏噪声的统计特性（1）瞬时幅度服从高斯分部且均值为03.6∵

起伏噪声共性

①可近似为G.W

②经BPF后为窄带G.RP

∴调制信道（经滤波器后）的加性噪声可近似为

——窄带高斯噪声噪声带宽≌Bn

等效噪声带宽3.6信道的加性噪声∵起伏噪声共性

①可近似为G.W

信道容量是指信道中信息