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信道分类及工作原理

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信道实验报告

信道实验报告

一、实验目的1. 了解信道的基本概念和分类；2. 掌握信道特性参数的测量方法；3. 分析信道的频率响应和时延特性；4. 熟悉信道仿真软件的使用。

二、实验原理信道是指信号传输过程中所经过的媒介，如电缆、光纤、无线电波等。

信道特性参数主要包括信噪比（SNR）、频率响应、时延等。

信噪比是衡量信号质量的重要指标，频率响应反映了信道对不同频率信号的传输能力，时延是指信号在信道中传播的时间。

三、实验内容1. 信噪比测量（1）实验原理：信噪比（SNR）是指信号功率与噪声功率之比，通常用分贝（dB）表示。

信噪比越大，信号质量越好。

（2）实验步骤：① 将信号发生器产生的信号接入信道；② 使用频谱分析仪测量信号功率和噪声功率；③ 计算信噪比。

2. 频率响应测量（1）实验原理：频率响应是指信道对不同频率信号的传输能力。

频率响应的测量通常使用扫频信号。

（2）实验步骤：① 将扫频信号发生器产生的信号接入信道；② 使用频谱分析仪测量信道输出信号的频率响应；③ 分析频率响应特性。

3. 时延测量（1）实验原理：时延是指信号在信道中传播的时间。

时延的测量通常使用脉冲信号。

（2）实验步骤：① 将脉冲信号发生器产生的信号接入信道；② 使用示波器测量信号在信道中的传播时间；③ 计算时延。

4. 信道仿真（1）实验原理：信道仿真是指利用计算机软件模拟信道特性，分析信道的传输性能。

（2）实验步骤：① 选择信道仿真软件，如MATLAB、CST等；② 根据实验需求，建立信道模型；③ 设置仿真参数，如信号频率、带宽等；④ 运行仿真，分析信道的传输性能。

四、实验结果与分析1. 信噪比测量结果：实验测得信噪比为20dB，表明信号质量较好。

2. 频率响应测量结果：实验测得信道频率响应在1MHz至100MHz范围内，传输能力较好。

3. 时延测量结果：实验测得信道时延为0.5ms，表明信号传播速度较快。

4. 信道仿真结果：仿真结果表明，在相同条件下，信道的传输性能与实验结果基本一致。

通信原理(樊昌信)第4章信道

通信原理(樊昌信)第4章信道

有线信道
基带同轴电缆：
50Ω，多用于数字基带传输 速率可达10Mb/s 传输距离<几千米
宽带（射频）同轴电缆：
75Ω，用于传输模拟信号 多用于有线电视（CATV）系统 传输距离可达几十千米
有线信道
光纤
结构：
纤芯 包层
按折射率分类：
阶跃型 梯度型
按模式分类：
多模光纤 单模光纤
无线信道
视线传播 line-of-sight
d
频率： > 30 MHz
h
发射
特性：直线传播、穿透电离层 天线 r
用途：卫星和外太空通信
传播途径
d
D
接收 天线
r
超短波及微波通信
视线传播方式
距离：与天线高度有关
h D2 D2 (m) 8r 50
D 为收发天线间距离(km)
例如 设收发天线的架设 高度均为40 m，则最 远通信距离为：
表 有线信道的线路种类、构造、特征和主要用途
线路种类 双绞线
同轴电缆 光纤
构造
特征
主要用途
便宜、构造简单，
传输频带宽，有漏 话现象，容易混入 杂音
电话用户线 低速LAN
价格稍高，传输
频带宽，漏话感应 少，分支、接头容 易
CATV分配电缆 高速LAN
低损耗，频带宽， 国际间主干线
重量轻，直径小，
国内城市间主
对流层：约 0 ~10 km 平流层：约 10~60 km 电离层：约 60~400 km
60 km
10 km 0 km
电磁波的传播方式：
地波 ground- wave
频率： < 2 MHz 特性：有绕射能力 距离：数百或数千米 用于：AM广播

通信原理信道与讲义噪声第3章

通信原理信道与讲义噪声第3章

通信中常见的几种噪声
所谓白噪声是指它的功率谱密度函数在整个频率域(-∞＜ω ＜+∞)内是常数，即服从均匀分布。我们称它为白噪声，因为它 类似于光学中包括全部可见光频率在内的白光。
理想的白噪声功率谱密度通常被定义为
Pn
()def
n0 2
( )
式中n0的单位是W/Hz 。
通常，若采用单边频谱，即频率在0到无穷大范围内时， 白噪声的功率谱密度函数又常写成
在通信理论分析中，常常通过求其自相关函数或方差来计算噪 声的功率。
高斯分布的密度函数
正态概率分布函数还经常表示成与误差函数相联系的形 式，所谓误差函数，它的定义式为
互补误差函数
er(fx) 2 xez2dz
π0
er(x f)c1er(xf)2 xez2dz
高斯型白噪声
所谓高斯白噪声是指噪声的概率密度函数满足正态分布 统计特性，同时它的功率谱密度函数是常数的一类噪声。
(a) 一对输入端， 一对输出端； (b) m对输入端，n对输出端
对于二对端的信道模型来说，它的输入和输出之间的关系 式可表示成
eo(t)f[ei(t) ]n(t)
式中， ei(t)——输入的已调信号； eo(t)——信道输出波形； n(t)——信道噪声(或称信道干扰)； f［ei(t)］——表示信道对信号影响(变换)的某种函数关系
通信原理信道与噪声第3章
精品jin
3.1 信道特性
信道的定义 通俗地说，信道是指以Байду номын сангаас输媒介(质)为基础的信号通路。
具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路；抽 象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信 号以限制和损害。 信道的作用是传输信号。

通信原理(第四章)

通信原理(第四章)

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第4章 信 道 章
四进制编码信道模型
0 0
1 送
端
发
1
收 端
接
2
2
3
3
28ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第4章 信 道 章
4.4 信道特性对信号传输的影响 恒参信道的影响 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，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。
平流层 60 km 对流层 10 km 0 km 地 面
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第4章 信 道 章
电离层对于传播的影响 反射 散射
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第4章 信 道 章
电磁波的分类： 电磁波的分类： 地波 频率 < 2 MHz 有绕射能力 距离： 距离：数百或数千千米 天波 频率： 频率：2 ~ 30 MHz 特点： 特点：被电离层反射 一次反射距离： 一次反射距离：< 4000 km 寂静区： 寂静区：
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第4章 信 道 章
4.2 有线信道
明线
14
第4章 信 道 章
对称电缆：由许多对双绞线组成， 对称电缆：由许多对双绞线组成，分非屏蔽 （UTP）和屏蔽（STP）两种。 ）和屏蔽（ ）两种。
塑料外皮
双绞线（ 5对）
图4-9 双绞线
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第4章 信 道 章
同轴电缆
16
第4章 信 道 章
n2 n1 折射率
25
第4章 信 道 章
4.3.2 编码信道模型
调制信道对信号的影响是通过k(t)和 使已调信号发生波形 调制信道对信号的影响是通过 和n(t)使已调信号发生波形 失真。 失真。 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换， ฀ 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，即将 一种数字序列变成另一种数字序列。 一种数字序列变成另一种数字序列。误码 输入、输出都是数字信号， ฀ 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，但误码与调制信道有关， 失真情况，但误码与调制信道有关，无调制解调器时误码由 发滤波器设计不当及n(t)引起 引起。 收、发滤波器设计不当及 引起。 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。 ฀ 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。

通信原理-信道-PPT课件

通信原理-信道-PPT课件
4
•编码信道模型: 二进制信号、无记忆信道，
0 P(0/1) 1 P(1/1)
P(0/0)
P(1/0)
0 1
其中，P(0/0), P(1/1) － 正确转移概率 P(0/1), P(1/0) － 错误转移概率 转移概率 － 决定于编码信道的特性 P(0/0) = 1 - P(1/0) P(1/1) = 1 - P(0/1)
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通信卫 星
电离层
地—电离层 波导传 播
电离层
天波传 播
地球
地球 外大气 层及行星 际空间 电波传播
视距传 播 对流层 散射传播 电离层 散射传播 (b)
(a)
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无线电中继
图1.4.4 无线电中继
15
静止卫星中继通信
16
平流层中继通信
HAPS(High
Altitude Platform Station)
11
(5)散射传播。 这是利用对流层或电离层介质中的不均匀体或流 星余迹对无线电波的散射作用而进行的传播。利用散 射传播实现通信的方式目前主要是对流层散射通信， 其常用频段为 0.2 ～ 5MHz ，单跳距离可达 100 ～ 500km 。 电离层散射通信只能工作在较低频段 30～60MHz， 单跳距离可达1000～2000km，但因传输频带窄，其应 用受到限制。 流星余迹持续时间短，但出现频繁，可用于建立 瞬间通信，常用通信频段为 30～70MHz，单跳通信可 达2000km。实际的流星余迹通信除了利用散射传播外， 还可利用反射进行传播。
3
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。

第4章_信道

第4章_信道

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4.3 信道的数学模型
内蒙古大学电子信息工程学院 《通信原理》
4.3.2 编码信道模型
由于信道噪声或其它因素的影响，将导致输出数字序列发生 错误，因此输入输出数字序列之间的关系可以用一组 转移概率 来表征。 转移概率：在二进制系统中，就是“0”转移为“1”的 概率和“1”转移为“0”的概率。
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4.1 无线信道
内蒙古大学电子信息工程学院 《通信原理》
地波
频率在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。 地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高损 失越大，因此传播距离不大，一般在数百千米到数千千米。
传播路径 传播路径
发射天线 发射天线
地面 地面
接收天线 接收天线
导体 绝缘层
图4-9 双绞线
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4.2 有线信道
内蒙古大学电子信息工程学院 《通信原理》
传输电信号的有线信道主要有三类：
明线、对称电缆和同轴电缆。 同轴电缆
由内外两根同心圆柱导体构成，两根导体之间用绝缘体 隔离开。内导体多为实心导线，外导体是一根空心导电管或 金属编织网，在外导体外面有一层绝缘保护层。其优点是抗 干扰特性好。
增大视线传播距离的途径 卫星中继（卫星通信）
利用三颗地球同步卫星可以覆盖全球，从而实现全球通信。
利用卫星作为中继站能够增大一次 转发的距离，但是却增大了发射功 率和信号传输的延迟。 此外，发射卫星也是一项巨大的工 程。 故开始研究使用平流层通信。 图4-5 卫星中继
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4.1 无线信道
发射天线 发射天线
地面 地面
接收天线 接收天线
图4-4
无线电中继
特点：容量大、发射功率小、稳定可靠等。

通信原理-第2章 信道与噪声


一、狭义信道和广义信道
1、狭义信道 、 (1) 狭义信道被定义为发送设备和接收设备之间用 以传输信号的传输媒质。 以传输信号的传输媒质。 (2) 狭义信道分为有线信道和无线信道两类。 两类。 狭义信道分为有线信道和无线信道两类 有线信道 2、广义信道 、 (1) 将信道的范围扩大为：除了传输媒质，还包 将信道的范围扩大为：除了传输媒质， 括有关的部件和电路。 括有关的部件和电路。这种范围扩大了的信道为广 义信道。 义信道。
Y
x1
y1
x2
y2
y3
y4
xL
多进制无记忆编码信道模型
yM
（4）当信道转移概率矩阵中的行和各列分别具有相 ）当信道转移概率矩阵中的行和各列分别具有相 对称信道。 同集合的元素时 这类信道称为对称信道 同集合的元素时，这类信道称为对称信道。
p 1 − p P ( yi / xi ) = p 1 − p
11/66
（5）依据乘性噪声对信号的影响是否随时间变化而 依据乘性噪声对信号的影响是否随时间变化而 乘性噪声对信号的影响是否随时间变化 将信道分为恒参信道和随参信道。 将信道分为恒参信道和随参信道。
v i (t)
H(ω , t )
⊕
n(t)
v 0 (t)
v i (t)
H(ω )
⊕
n(t)
v 0 (t)
2.2
信道模型
信道可用一个时变线性网络来等效
V0(t) = f [V(t)]+n(t) i V(t)输 的 调 号 V0(t)信 总 出 形 i 入 已 信 ， 道 输 波 n(t)加 噪 ； 性 声 f [V(t)]表 已 信 经 信 所 生 时 线 变 i 示 调 号 过 道 发 的 变 性 换

简明通信原理第3章信道


2021/7/23
3
3.Hale Waihona Puke 信道容量与香农公式信道容量
信道容量是指信道的极限传输能力，可用信道的最大信息传输速
率来衡量。
根据香农（Shannon）信息论可以证明，高斯白噪声背景下的连
续信道的容量为：
著名的香农 信道容量公式
CBlo2g 1N S
(b/s)
式中，B为信道带宽（Hz）；S为信号功率（W）； n0为噪声单边功率谱密度（W/Hz）， N = n0B 为噪声功率（W）。
2021/7/23
2
3.5 信道模型
调制信道模型
调制信道对信号的影响程度取决于C(f)与n(t)的特性。 ❖ C(f)反映信道本身特性。对于信号来说，C(f)可看成是乘性干
扰； ❖ n(t)是独立于信号而始终存在的，因此可视之为加性干扰。
信道一般模型
一种简单而又常用的情况是 C(f)=1，加性噪声信道模型
2021/7/23
4
香农公式告诉我们以下结论：
（1）在给定信道带宽B和接收信噪比S/N的情况下，只要传输信息的速 率Rb≤C，即使信道有噪声，在理论上总能找到一种方法，实现无差错 传输。
（2）提供了B和S/N之间的互换关系。例如，对于给定的C，用增大带 宽B的方法，可以降低对S/N的要求。
香农公式指出了通信系统所能达到的理论极限，却没有指出这种通 信系统的实现方法。实践证明，系统要接近香农的理论极限，必须要借 助编码和调制等技术。
3.1 信 道 分 类
狭义信道——各种物理传输介质 有线信道—指明线、各种电缆和光纤。 无线信道—指可以传输电磁波的自由空间或大气。
广义信道——为方便研究通信系统的一些基本问题而定义。 调制信道—研究调制与解调问题；

LTE无线信道原理(一二三 三部分全)


eNode-B
物理信道
用户平面
控制平面 NAS
RRC
PDCP
RLC
MAC层 物理层
信道结构
• 根据其承载的信息类型对逻辑信道进行定义。逻辑信道分为控制和 业务信道。
• 回答的问题：其传输的内容是什么？
• 根据如何发送信息以及所发送信息的特性对传输信道进行定义。
• 回答的问题：其如何传输？
• 根据用于传输数据的物理资源对物理信道进行定义。在物理水平， 可以区分：
LTE无线原理一
课程目标
通过学习, 学员可了解以下知识 ➢LTE 无线信道类型 ➢LTE 无线信道知识 ➢LTE 无线流程和控制知识
LTE无线信道类型
无线协议栈概述
用户平面
控制平面
NAS
核心网和UE之间的非接入层信号
RRC 无线信号
PDCP RLC MAC层 物理层
无线承载 逻辑信道 传输信道
100比特 传输块
添加CRC
物理层
TB
CRC
编码、交织
TB
CRC 校验位
H-ARQ
如果激活
数据调制
物理信道[续]
• DL物理信道包括：
• 物理DL共享信道（PDSCH）
• 其为一个共享信道，该信道用于承载用户数据、无线&核心网络、系统信息（BCH） 和寻呼消息。
• 物理DL控制信道（PDCCH）
• 其为一个共享信令信道，该信道用于承载资源的分配（PDSCH）。
• CCCH，公共控制信道是一个在UE和网络间发送控制信息的信道。该信道 用于与网络间不存在RRC连接的UE。
• DCCH，专用控制信道是一个在UE和网络间发送专用控制信息的点对点 双向信道。该信道用于具有RRC连接的UE。

第四章《通信原理》信道


理想无失真信道， 理想无失真信道，它的
H ( jω ) = ke
jω t d
H ( jω ) = k 幅频特性 (ω ) = ωt d 相频特性
实际的信道往往不能满足这些要求。例如电话信号 实际的信道往往不能满足这些要求。 的频带在300Hz 3400Hz范围内 300Hz范围内； 的频带在300Hz-3400Hz范围内；而电话信道的幅频特性 和相频特性示于下图。
调制信道 编码信道
1、调制信道 指从调制器输出到解调器输入端的所有变换装置 及传输媒介。因为从调制解调角度而言， 及传输媒介。因为从调制解调角度而言，调制信道仅 对已调信号进行传输，因此可视为一个整体。 对已调信号进行传输，因此可视为一个整体。
2、编码信道 、 指从编码器输出到译码器输入端的所有变换装置 及传输媒介。因为从编译码的角度而言， 及传输媒介。因为从编译码的角度而言，它们之间的 一切环节只起了传输数字信号的作用， 一切环节只起了传输数字信号的作用，因此可视为一 个整体。 个整体。
第四章 信道
在讲通信系统模型中我们知道， 在讲通信系统模型中我们知道，信道是信息传 输的媒介。它可分为两大类：有线信道和无线信道。 输的媒介。它可分为两大类：有线信道和无线信道。 传统的固定电话网用有线信道作为传输媒介。 传统的固定电话网用有线信道作为传输媒介。而无 线电广播则是用无线信道传播电台节目。 线电广播则是用无线信道传播电台节目。 信号在信道中传输，一方面受信道特性的影响； 信号在信道中传输，一方面受信道特性的影响； 另一方面还要受到信道中噪声的影响。 另一方面还要受到信道中噪声的影响。本章简单介 绍信道特性和信道中的噪声， 绍信道特性和信道中的噪声，以及信道特性对信号 传输的影响。 传输的影响。
一、加性噪声的分类
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中安
2014-11-16
下行的逻辑信道
BSS -> MS
COMMON CHANNELS
FCCH
BCH
SCH BCCH PCH
CCCH
AGCH
DEDICATED CHANNELS DCCH
SDCCH SACCH FACCH
Tห้องสมุดไป่ตู้H/F
TCH
TCH/H
6
中安
2014-11-16
上行的逻辑信道
COMMON CHANNELS

快速随路控制信道（FACCH）：FACCH信道与一个业务信道TCH相 关。FACCH在话音传输过程中如果突然需要以比慢速随路控制信 道（SACCH）所能处理的高的多的速度传送信令消息，则需借用 20ms的话音突发脉冲序列来传送信令，这种情况被称为偷帧，如 在系统执行越局切换时。由于话音译码器会重复最后20ms的话音， 所以这种中断不会被用户察觉的。
公共控制信道（CCCH）寻呼（PCH），准许接
入（AGCH）小区广播控制信道（CBCH），随机接入信道（RACH）
寻呼信道（PCH），点对点传播，即寻找寻呼对象。 接入许可信道（AGCH）：当网络收到处于空闲模式下MS 的信道请求后，就将给之分配一专用信道，AGCH通过根 据该指派的描述（所分信道的描述，和接入的参数）， 向所有的移动台进行广播。属下行信道，点对多点传播。 小区广播控制信道（CBCH）：它用于广播短消息和该小 区一些公共的消息（如天气和交通情况），它通常占用 SDCCH/8的第二个子信道，下行信道，点对多点传播。 随机接入信道（RACH）：当MS想与网络建立连接时， 它会通过RACH信道来发起接入请求，请求消息包括3个 比特的建立的原因（如呼叫请求、响应寻呼、位置更新 请求、及短消息请求等等）和5个比特的用来区别不同 MS请求的参考随机数，属上行信道，点对点传播方式。
中安
2014-11-16
专用控制信道DCCH (1)
（DEDICATED CONTROL CHANNELS）

专用控制信道包括SDCCH、SACCH、FACCH，这些信道被用于 某一个具体的MS上，均为双向信道。 独立专用控制信道（ SDCCH ）： SDCCH 是一种双向的专用信 道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、 短消息 (TCH 空闲时）、用户鉴权消息、加密命令及应答及各 种附加业务。
MS -> BSS
CCCH
RACH
DEDICATED CHANNELS
SDCCH
DCCH
SACCH FACCH
TCH
TCH/F TCH/H
7
广播控制信道(BCH)
定位，同步小区标示信息，及基站识别码，小区频点等信息
频率校正信道（FCCH）携带信道用于校正MS频率的消息，定位并解调 出同一小区的其他信息。 同步信道（SCH）在解调出SCH信道消息。给出需要同步的所有消息及 该小区的标示信息及基站识别码 广播控制信道（BCCH）：MS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的 网络信息。而这些信息都将在BCCH信道上来广播。信息基本上包括小 区的所有频点、邻小区的BCCH频点、LAI（LAC+MNC+MCC）

3
慢速随路控制信道（ SACCH ）： SACCH 是一种伴随着 TCH 和SDCCH的专用信令信道。在上行链路上它主要传递无线 测量报告和第一层报头消息（包括TA值和功率控制级别）； 在下行链路上它主要传递系统消息type5、5bis 、5ter、6 及第一层报头消息。这些消息主要包括通信质量、 LAI 号、 CELLID、邻小区的标频信号强度等信息、NCC的限制、小 区选项、 TA值、功率控制级别。 TCH 忙时，由SACCH来传 送短信。