第4章信道传输特性资料
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通信原理复习题 第一章 绪论 重要概念:1、通信的目的:就是传递消息。
2、通信的定义:利用电子等技术手段,借助电信号(含光信号)实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。
3、通信系统模型:信源:原始信号的来源,其作用是将消息转换成相应的电信号。
发送设备:对原始电信号(基带信号)进行各种处理和变换,使它变成适合于信道中传输的形式。
信道:是指传输信号的物理媒质。
接收设备:任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号。
信宿:将复原的原始电信号转换成相应的消息。
4、模拟信号:信号参量的取值是连续的或无穷多个值,且直接与消息相对应的信号,例如语音信号。
数字信号:信号参量只能取有限个值,并常常不直接与消息向对应的信号。
它们都有可能是连续信号或离散信号。
5、通信系统的分类按调制方式分类:基带传输系统和带通(调制)传输系统 按信号特征分类:模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类:有线通信系统和无线通信系统 6、通信方式:按传输方向:单工、半双工和全双工通信 按码元排列方式:并行传输和串行传输 7、信息与消息:消息:通信系统中传送的对象。
信息:消息中包含的抽象的、本质的内容。
消息所表达的事件越不可能发生,信息量就越大。
8、信息量计算公式:)(log )(1log x p x p I a a-==平均信息量(信息熵)的计算公式:典型例题:例:设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送,每个消息出现是相互独立的,其平均住处量H=___________。
通信系统的评价:有效性和可靠性。
模拟系统的评价:有效带宽和信噪比;数字系统的评价:传输速率(传信率、传码率)和频带利用率。
)(2log 2log }{)(1111b p p I p I E x H mi p i mi p i mi i i i i∑∑∑===-====例:某数据通信系统调制速率为1200 Bd ,采用8电平传输,假设100秒误了1个比特,①求误码率。
第四章第二代移动通信系统自上世纪90年代以来,以数字技术为主体的第二代移动通信系统得到了极大的发展,短短的十年,其用户就超过了十亿。
在中国,以GSM为主,IS-95CDMA为辅的第二代移动通信系统只用了十年的时间,就发展了近2.8亿用户,并超过固定电话用户数,成为世界上最大的移动经营网络。
任何一类数字式语音信号在无线环境中传播存在三个挑战:1.选择低速率编码方式, 以适应有限带宽的要求;2.选择有效的编码方式降低误码率, 以适应恶劣的传播环境;3.选择有效的调制方式和平滑的包络特性, 以减少杂散辐射.下面,我们将概述GSM和CDMA系统的特性、信令、系统制式等方面的知识。
第一节第二代数字移动通信系统的特性一、时分多址(TDMA)系统特性GSM系统采用时分多址(TDMA)技术,这种技术在频率时间关系上形成一个矩阵,而每一信道对应于其频率时间矩阵上的一个点,在基站系统的控制和分配下,可为任一移动用户提供电话或非话数据业务。
TDMA系统具有如下特性:1)每载波多路。
TDMA系统是一个时分复用系统,如GSM数字系统中每载波含8个时隙,即8个业务信道。
随着技术的发展,半速率业务信道的出现使其设计能力还可翻一倍。
2)突发脉冲序列传输。
移动台信号功率的发射是不连续的,仅在规定的时隙内发射脉冲序列;或者说,在任何给定的瞬间,占有同一载频而进行通话中的移动台仅有一台在发射信号。
3)传输速率和自适应均衡。
TDMA系统中,如果每载波含有的时隙多,则频率间隔宽,传输速率高。
当码元持续时间与时延扩展量相当时,务必采用自适应均衡技术。
例如当GSM系统传输速率达271kbit/s时,二进制射频数字调制方式码元宽度为3.7μs。
而城市移动通信的时延扩展通常是3μs,郊区为0.3μs。
随着小区半径扩大和地形地物等因素还有可能增大时延扩展量,因此在GSM系统中采用了自适应均衡器,以获得16μs的抗时延扩展能力。
4)传输开销大。
TDMA系统分成时隙传输,使得收信机在每一突发脉冲序列上都需要重新获得同步。
信道分类及其特点根据通信的概念,信号必须依靠传输介质传输,所以传输介质被定义为狭义信道。
另一方面,信号还必须经过很多设备(发送机、接收机、调制器、解调器、放大器等)进行各种处理,这些设备显然也是信号经过的途径,因此,把传输介质(狭义信道)和信号必须经过的各种通信设备统称为广义信道。
我们这里研究的是狭义上的信道,即信号的传输介质。
信道可分为两大类:一类是电磁波的空间传播渠道,如短波信道、超短波信道、微波信道、光波信道等;它们具有各种传播特性的自由空间,习惯上称为无线信道;另一类是电磁波的导引传播渠道。
如明线信道、电缆信道、波导信道、光纤信道等。
它们具有各种传输能力的导引体,习惯上就称为有线信道。
一、有线信道:1、架空明线,即在电线杆上架设的互相平行而绝缘的裸线,它是一种在20世纪初就已经大量使用的通信介质。
架空明线安装简单,传输损耗比电缆低,但通信质量差,受气候环境等影响较大并且对外界噪声干扰比较敏感,因此,在发达国家中早已被淘汰,在许多发展中国家中也已基本停止了架设,但目前在我国一些农村和边远地区受条件限制的地方仍有不少架空明线在工作着2、双绞线电缆(TP):将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中,为了降低信号的干扰程度,电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成,也因此把它称为双绞线。
双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。
目前市面上出售的UTP分为3类,4类,5类和超5类四种:3类:传输速率支持10Mbps,外层保护胶皮较薄,皮上注有“cat3”4类:网络中不常用5类(超5类):传输速率支持100Mbps或10Mbps,外层保护胶皮较厚,皮上注有“cat5”超5类双绞线在传送信号时比普通5类双绞线的衰减更小,抗干扰能力更强,在100M网络中,受干扰程度只有普通5类线的1/4,目前较少应用。
STP分为3类和5类两种,STP的内部与UTP相同,外包铝箔,抗干扰能力强、传输速率高但价格昂贵。
通信工程专业研究方法论无线传输信道的特性学院:电子信息工程学院专业:通信工程班级:学号:学生:指导教师:毕红军2014年8月目录一、引言: (2)二、无线电波传播频段与途径 (3)2.1无线电波频段划分 (3)2.2无线电波的极化方式 (4)2.3传播途径 (4)三、无线信号的传播方式 (5)3.1直线传播与自由空间损耗 (5)3.2 反射和透射 (6)斯涅尔〔Snell〕定律 (6)4d 功率定律 (7)断点模型 (8)3.3绕射 (9)单屏或楔形绕射 (9)多屏绕射 (10)3.4散射 (12)四、窄带信道的统计描述 (14)4.1不含主导分量的小尺度衰落 (14)4.2含主导分量的小尺度衰落 (16)4.3多普勒谱 (16)4.4大尺度衰落 (17)五、宽带信道的特性 (18)5.1多径效应对宽带信道的影响 (18)5.2多普勒频移对宽带信道的影响 (21)六、总结 (22)七、参考文献 (23)一、引言:各类无线信号从发射端发送出去以后,在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。
如果传输的无线信号,那么电磁波所经历的路径,我们称之为无线信道。
信号从发射天线到接收天线的传输过程中,会经历各种复杂的传播路径,包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以与这些路径的随机结合。
同时,电波在各种路径的传播过程中,有用信号会受到各种噪声的污染,因而会出现不同情形的损伤,严重时会使信号难以恢复。
无线信号在传播时,不仅存在自由空间固有的传输损耗,还会受到建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减和相位的失真,这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。
下面将讨论无线传输信道的主要特性。
二、无线电波传播频段与途径2.1无线电波频段划分现代的数字通信系统频谱主要集中在300KHz到5GHz之间,尤其是500KHz到2GHz之间的频段使用更密集,比方GSM系统使用的是900MHz和1800MHz,WCDMA系统使用的是1940MHz—1955MHz和2130MHz—2145MHz。
无线信道传播特性分析总结无线信道传播特性是指信号在无线通信中传播过程中受到的传播环境和传播介质的影响,包括传播损耗、多径效应、衰落效应等。
对于无线通信系统的设计与性能分析来说,了解和分析无线信道传播特性非常重要。
下面是对无线信道传播特性的分析总结。
1.传播损耗传播损耗是指电磁波在传播过程中由于衰减、散射和阻塞等原因而导致信号强度减弱的现象。
传播损耗和距离的关系一般符合简单的自由空间传播模型,即传播损耗随着距离的增加而呈指数衰减。
但在实际的无线通信中,信号还会受到多种因素的干扰,如建筑物、障碍物、电子设备等影响,导致传播损耗不仅与距离有关,还与环境有关。
2.多径效应多径效应是指信号在传播过程中由于经过多条路径传播而导致相位差和时间延迟的现象。
多径效应是无线通信中的主要问题之一,会导致信号的多普勒频移、传播路径的时延扩展,从而对信号的接收造成干扰。
多径效应对于室内环境而言尤为明显,因为信号在室内会经过多次反射和散射,导致接收信号的时延扩展和衰落增强。
3.衰落效应衰落效应是指信号在传播过程中由于多径衰弱、干扰和噪声等原因而导致信号强度的瞬时变化。
衰落效应分为快衰落和慢衰落两种,快衰落主要由于多径效应引起,时间尺度在微秒级别;慢衰落主要由于大尺度的传播环境变化引起,时间尺度在毫秒级别。
衰落效应对于无线通信系统的性能有很大影响,会导致信号的误码率增加和传输速率下降。
4.多普勒效应多普勒效应是指信号源或接收器移动引起的频率偏移。
当信号源或接收器相对于介质移动时,由于多路径传播,信号在传播过程中会发生频率偏移。
多普勒效应对于高速移动的通信系统尤为重要,因为当通信节点间的相对速度较大时,多普勒频移会对信号的相干性和传输性能产生显著影响。
5.阴影效应阴影效应是指传播路径上的一些障碍物对信号的遮挡和衰弱所引起的信号强度不均匀的现象。
阴影效应是由于介质的不均匀性或者障碍物造成的,会导致接收信号的强度产生明显的空间变化。
⽆线信道传播特性分析总结⽆线信道传播特性分析总结班级学号姓名随着科学技术的发展,⽆线通信已经渗透到我们⽣活的各个⽅⾯,对我们的⽣活⼯作有着巨⼤的影响。
在⽆线通信系统中,⽆线通信的信道的特性对整个系统有着巨⼤的影响。
1、⽆线信道的概念要想搞明⽩⽆线信道具有哪些特性,就要先了解什么是⽆线信道。
信道是对⽆线通信中发送端和接收端之间的通路的⼀种形象⽐喻,对于⽆线电波⽽⾔,它从发送端传送到接收端,其间并没有⼀个有形的连接,它的传播路径也有可能不只⼀条,但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的⼯作,我们想象两者之间有⼀个看不见的道路衔接,把这条衔接通路称为信道。
信道具有⼀定的频率带宽,正如公路有⼀定的宽度⼀样。
与其它通信信道相⽐,⽆线信道是最为复杂的⼀种,其衰落特性取决于⽆线电波传播环境。
不同的环境,其传播特性也不尽相同。
⽆线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所⼲扰,例如:信号经过建筑物,⼭丘,或者树⽊所有反射⽽产⽣的多径效应,使信号放⼤或衰落。
在⽆线信道中,信号衰落是经常发⽣的,衰落深度可达30冊B。
对于数字传输来说,衰落使⽐特误码率⼤⼤增加。
这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。
移动信道与⾮移动点对点⽆线信道相⽐,信号传输的误⽐特率前者⽐后者⾼106倍。
另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本⾝的运动,使得信号产⽣多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化⽽变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的⽆线信道多变且难以控制。
所以,与传统模型相⽐,⽆线信道多径数⽬增多,时延扩展加⼤,衰落加快。
2、⽆线信道的特性信号从发射天线到接收天线的传输过程中,会经历各种复杂的传播路径,包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。
同时,电波在各条路径的传播过程中,有⽤信号会受到各种噪声的污染,包括加性噪声(如⾼斯⽩噪声)、乘性噪声的污染,因⽽会出现不同情形的损伤,严重时,会使有⽤信号难以恢复。