第2章 信道模型及信道容量
- 格式:ppt
- 大小:1.84 MB
- 文档页数:112
第二章信道信号传输必须经过信道。
信道是任何一个通信系统必不可少的组成部分,信道特性将直接影响通信的质量。
研究信道和噪声的目的是为了提高传输的有效性和可靠性。
2.1 信道的定义和分类它可以分为狭义信道和广义信道。
1.狭义信道:仅只信号的传输媒质。
例如架空明线、电缆、光纤、波导、电磁波等等。
2.广义信道:除了传输媒介外,还包括有关的部件和电路,如天线与馈线、功率放大器、滤波器、混频器、调制器与解调器等等。
在模拟通信系统中,主要是研究调制和解调的基本原理,其传输信道可以用调制信道来定义。
调制信道的范围是从调制器的输出端到解调器的输入端。
在数字通信系统中,我们用编码信道来定义。
编码信道的范围是从编码器的输出端至译码器的输入端。
调制信道和编码信道的划分如图所示。
无论何种信道,传输媒质是主要的。
通信质量的好坏,主要取决于传输媒质的特性。
2.2 信道模型一、 信道模型1.调制信道模型 调制信道具有以下特性:(1) 它们具有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端。
(2) 绝大多数的信道是线性的,即满足叠加原理。
(3) 信道具有衰减(或增益)频率特性和相移(或延时)频率特性。
(4) 即使没有信号输入,在信道的输出端仍有一定的功率输出(噪声)。
因此,调制信道可以看成一个输出端叠加有噪声的时变线性网络,如图所示。
网络的输入与输出之间的关系可以表示为,式中,e i (t)是输入的已调信号,e 0(t)是信道的输出,n(t)为加性噪声(或称加性干扰),它与e i (t)不发生依赖关系。
f [e i (t)]由网络的特性确定,它表示信号通过网络时,输出信号与输入信号之间建立的某种函数关系。
作为数学上的一种简洁,令f[e i (t)]=k(t)*e i (t)。
其中,k(t)依赖于网络特性,它对e i (t)来说是一种乘性干扰。
因此上式可以写成)()()()()]([)(t n t e t K t n t e f t e +=+=e i)(])([)(0t n t e f t e i +=讨论:(1)调制信道对信号的干扰有两种:乘性干扰k(t)和加性干扰n(t)。
习题解答2-1、什么是调制信道?什么是编码信道?说明调制信道和编码信道的关系。
答:所谓调制信道是指从调制器输出端到解调器输入端的部分。
从调制和解调的角度来看,调制器输出端到解调器输入端的所有变换装置及传输媒质,不论其过程如何,只不过是对已调制信号进行某种变换。
所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。
从编译码的角度看来,编码器的输出是某一数字序列,而译码器的输入同样也是某一数字序列,它们可能是不同的数字序列。
因此,从编码器输出端到译码器输入端,可以用一个对数字序列进行变换的方框来概括。
根据调制信道和编码信道的定义可知,编码信道包含调制信道,因而编码信道的特性也依赖调制信道的特性。
2-2、什么是恒参信道?什么是随参信道?目前常见的信道中,哪些属于恒参信道?哪些属于随参信道?答:信道参数随时间缓慢变化或不变化的信道叫恒参信道。
通常将架空明线、电缆、光纤、超短波及微波视距传输、卫星中继等视为恒参信道。
信道参数随时间随机变化的信道叫随参信道。
短波电离层反射信道、各种散射信道、超短波移动通信信道等为随参信道。
2-3、设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为:其中,0K 和d t 都是常数。
试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号的时域表示式,并讨论之。
解:传输函数d t j je K e H H ωωϕωω-==0)()()(冲激响应)()(0d t t K t h -=δ输出信号)()()()(0d t t s K t h t s t y -=*=结论:该恒参信道满足无失真条件,故信号在传输过程中无失真。
2-4、设某恒参信道的传输特性为d t j eT H ωωω-+=]cos 1[)(0,其中,d t 为常数。
试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号表达式,并讨论之。
解:输出信号为: dt K H ωωϕω-==)()(0)(21)(21)()(2121)(21]cos 1[)(00)()(00000T t t T t t t t t h e e e e e e e e T H d d d T t j T t j t j t j T j T j t j t j d d d d d d --++-+-=++=++=+=+--------δδδωωωωωωωωωω讨论:此信道的幅频特性为0cos 1)(T H ωω+=,相频特性为ωωϕd t -=)(,相频特性与ω成正比,无想频失真;K H ≠)(ω,有幅频失真,所以输出信号的失真是由信道的幅频失真引起的,或者说信号通过此信道只产生幅频失真。