第四章《通信原理》信道

第4章信道一、选择题恒参信道的相频失真，对模拟通话质量影响（）。

A．很大B．不显著C．显著D．不存在【答案】B【解析】恒参信道的相频失真，对语音信号影响不大，对视频信号影响大。

二、填空题1．根据信道特性参数随时间变化的快慢，可将信道分为______和______信道。

【答案】恒参信道；随参信道【解析】信道特性随时间变化的信道称为随参信道；信道特性基本上不随时间变化，或变化极慢极小的信道称为恒参信道。

2．调制信道分为______和______，短波电离层反射信道属于______信道。

【答案】恒参信道；随参信道；随参【解析】按照调制信道模型，信道可以分为恒参信道和随参信道两类。

短波电离层反射信道的特性随随时间、季节和年份不断变化，故其属于随参信道。

3．理想恒参信道的冲激响应为______。

【答案】h （t ）＝kδ（t －t d ）【解析】理想恒参信道的幅频特性和相频特性为|()|()d H kt ωϕωω=⎧⎨=-⎩故恒参信道的传输函数为()()|()|d j t j H H e ke ωϕωωω-==根据傅里叶变换可知其冲激响应为(t)(t t )d h k δ=-4．调制信道的定义范围从______至______。

【答案】调制器输出端；解调器输入端【解析】调制器输出端至解调器输入端的范围被定义为调制信道。

5．信号在随参信道中传输时，产生频率弥散的主要原因是______。

【答案】多径效应【解析】信号的多径传播造成了信道的时间弥散性，产生了频率选择性衰落。

6．某电离层反射信道的最大多径时延差为30μs，为了避免频率选择性衰落，工程上认为在该信道上传输数字信号的码速率不应超过______Baud。

【答案】11kBaud【解析】信号的相关带宽为根据工程经验信号的带宽为R由于线性数字调制系统的最高频带利用率为1Baud/Hzη==BB故。

7．宽带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是______。

第四章模拟调制4.1学习指导4.1.1要点模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。

1.幅度调制幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。

在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。

由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。

但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。

事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。

幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。

如果调制信号m(t)的直流分量为0，则将其与一个直流量A0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为stAmttAtmttAM()0()cosc0cosc()cosc(4-1)如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则调幅信号的频谱为1S()πA()()M()M()(4-2)AM0cccc2调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。

上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。

由波形可以看出，当满足条件|m(t)|A0(4-3)时，其包络与调制信号波形相同，因此可以用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。

否则，出现“过调幅”现象。

这时用包络检波将发生失真，可以采用其他的解调方法，如同步检波。

调幅信号的一个重要参数是调幅度m，其定义为m A m(t)Am(t)0max0minAm(t)Am(t)0max0min(4-4)AM信号带宽B AM是基带信号最高频率分量f H的两倍。

AM信号可以采用相干解调方法实现解调。

当调幅度不大于1时，也可以采用非相干解调方法，即包络检波，实现解调。

双边带信号的时域表达式为stmttDSB()()cosc(4-5)其中，调制信号m(t)中没有直流分量。

如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，双边带信号的频谱为1S()M()M()(4-6)DSBcc2与AM信号相比，双边带信号中不含载波分量，全部功率都用于传输用用信号，调制效率达到100%。

第4章信道思考题4-1 无线信道有哪些种？答：（1）无线信道根据通讯距离、频率和位置的不同，分为：①地波传播，频率较低的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播，有一定的绕射能力。

②天波传播，频率较高的电磁波能够通过电离层的反射进行传播。

③视距传播，频率很高的电磁波因为穿透电离层而不能反射传播，而且没有绕射能力，只能类似于光波的传播。

（2）无线信道根据传播方式分为：①反射传播，反射传播即电磁波通过电离层的反射来传播信号的一种方式。

②散射传播，由于传播媒体的不均匀性，使电磁波产生向许多方向的折射，从而实现散射传播，散射传播具有很强的方向性。

4-2 地波传播距离能达到多远？它适用在什么频段？答：（1）地波传播在数百米到数千千米。

（2）它适用于低频和甚低频段，频率大约为2MHz以下。

4-3 天波传播距离能达到多远？它适用在什么频段？答：（1）天波传播能达到一万千米以上。

（2）它适用于中高频，频段为2MHz～30MHz。

4-4 视距传播距离和天线高度有什么关系？答：视距传播距离和天线高度的关系：天线高度越高，视距传播的距离越远，其具体关系为，其中h为天线高度，单位为米，D为视距传播距离，单位为千米。

4-5 散射传播有哪些种？各适用在什么频段？答：（1）散射传播分为：①电离层散射；②对流散射；③流星余迹散射。

（2）三种散射传播分别适用于以下频段：①电离层散射发生在30MHz～60MHz；②对流层散射发生在100MHz～4000MH；。

③流星余迹散射发生在30MHz～100MHz。

4-6 何谓多径效应？答：通信过程中，信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。

多径传播对信号的影响称为多径效应。

4-7 什么是快衰落？什么是慢衰落？答：（1）多径传播使信号包络产生的起伏虽然比信号的周期缓慢，但是仍然可能是在秒或秒以下的数量级，衰落的周期常能和数字信号的一个码元周期相比较，故通常将由多径效应引起的衰落称为快衰落。

无线信道无线信道中信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现。

1．电磁波的传播分类分类标准：根据通信距离、频率和位置的不同分类。

（1）地波传播①定义地波传播是频率较低（约2MHz以下）的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播，有一定的绕射能力的传播方式。

②传播图图4-1 地波传播③传播距离在低频和甚低频段，地波能够传播超过数百千米或数千千米。

（2）天波传播①定义天波传播是频率较高（2MHz～30MHz）的电磁波利用电离层反射的传播方式。

②传播图图4-2 天波传播③传播距离电磁波经电离层的多次反射，传播距离可达10000km以上。

（3）视线传播①定义视线传播是频率高于30MHz的电磁波类似光波传播，不具有绕射能力的传播方式。

②传播图图4-3 视线传播③收发天线距离计算设收发天线的高度均为h，则式中，D为收发天线间距离（km）。

④局限视线传播的传播距离有限。

⑤解决方案a．无线电中继通信：经过多次转发，实现远程通信。

b．卫星通信：提高天线高度，视线传输距离变大。

（4）散射传播①定义散射传播是利用大气层中传播媒介的不均匀性对无线电波的散射作用进行的超短波，微波超视距传播的一种传播方式。

②分类a．电离层散射由于电离层的不均匀性，使30MHz～60MHz频段入射的电磁波产生散射现象。

b．对流层散射由于对流层中的大气不均匀性，使100MHz～4000MHz频段入射的电磁波产生散射现象。

c．流星余迹散射定义：由于流星经过大气层时产生的很强的电离余迹，使30MHz～100MHz频段入射的电磁波产生散射现象。

应用：只用于低速存储、高速突发的断续方式传输数据。

③特点a．利用传播媒体的不均匀性；b．散射信号的能量分散于许多方向；c．接收点散射信号的强度小。

2．电磁波的接收功率式中，P T为发射功率；G T为发射天线增益；G R为接收天线增益；d为传播距离；λ为电磁波的波长（m）。

3．电磁波的传播损耗（1）定义传播损耗是发射机输出功率与接收机输入功率之比。

第4章信道一、填空题1．若要使确定信号不失真地通过线性系统，则此系统要满足______条件。

[北科2010研]-【答案】H（ω）=0j tKeω【解析】信号经过信道不失真，信道要满足理想信道特性条件：幅频特性为一条水平线，相频特性是一条通过原点的直线，即H（ω）＝0j tKeω-。

2．信号通过随参信道多径传播，当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时，会产生______衰落。

[北科2010研]【答案】频率选择性【解析】当通过随参信道传输的信号带宽大于多径信道相干带宽时，信号的不同频率分量受到不同程度的衰落，使信号受到频率选择性衰落，会引起码间干扰。

当信号的带宽远小于信道的相干带宽时，信号的频率分量通过信道传输所受到的衰落相同，信号受到平坦性衰落。

3．香农信道容量公式是在______条件下推导得到的。

[北科2010研]【答案】限时限频限功率的连续高斯白噪声信道【解析】对于带宽受限、平均功率有限的高斯白噪声连续信道，可推导出香农信道容量公式20log (1)S C B N B=+。

4．由电缆、光线、卫星中继等传输媒质构成的信道是______信道，由电离层反射、对流层散射等传输媒质构成的信道是______信道。

[北科2010研；南邮2010研]【答案】恒参；随参【解析】由电缆、光纤、卫星中继等传输媒质构成的信道随环境变化很小，比较稳定，为恒参信道；而由电流层反射、对流层散射等传输媒质的性质随机变化，且电磁波信号的多径传输使得信道特性随时间随机变化，属于随参信道。

5．若信源的信息速率______信道容量，则存在一种编码方式，可保证通过该信道传送信息的差错率任意小。

反之，若信源的信息速率______信道容量，则对于任何编码，传送的差错率都将大于某个不为零的正值。

[北邮2006研]【答案】小于；大于二、判断题1．有线信道属于恒参信道，又称时不变信道。

（ ）[南邮2011研]【答案】对2．在随参信道中，为了使信号基本不受频率选择性衰落的影响，要求信号的带宽大于多径衰落信道的相关带宽。