通信原理第四章PPT格式课件下载.ppt

1、曹丽娜 对流层平流层电离层10km60km0kml 对流层：约 0 10 kml 平流层：约 1060 kml 电离层：约 60400kmn地球大气层的结构：西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 r地波地波 ground-wave频率：2 MHz特性：有绕射能力距离：数百或数千千米用于：调幅（AM）广播r天波天波 sky-wave频率：230MHz特性：被电离层反射距离：30 MHz 特性：直线传播、穿透电离层 用途：卫星和外太空通信 超短波及微波通信 距离：与天线高度有关 ddh接收接收天线天线发射发射天线天线传播途径传播途径Drr视线传播方式视线传播

2、方式r 视线传播视线传播 line-of-sight无线信道D 为收发天线间距离（km）设收发天线的架设设收发天线的架设高度均为高度均为40 m，则最，则最远通信距离为：远通信距离为：D=44.7 km例如（1）不能被电离层反射（2）沿地面绕射能力也很小 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 u 微波中继（微波接力）u 卫星中继（静止卫星、移动卫星）u 平流层通信 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 无线信道u 微波中继微波中继 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 无线信

3、道u 卫星中继卫星中继 地面站地面站地球 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 对流层散射通信对流层散射通信地球有效散射区域有效散射区域无线信道r 散射通信散射通信 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 流星余迹流星余迹无线信道r 流星余迹散射流星余迹散射特性:高度80 120 km，长度15 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟频率:30 100 MHz距离:1000 km以上用途:低速存储、高速突发、断续传输 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 有线信道4.2 利用人

4、造的传导或光信号的媒介来传输信号；e.g.明线对称电缆同轴电缆光纤 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 n明线明线平行架设在电线杆上的架空线路易受天气和外界干扰的影响 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 屏蔽双绞线（STP）（可减少噪声干扰）非屏蔽双绞线（UTP）（便宜、易弯曲、易安装）由多对双绞线组成有线信道n对称电缆对称电缆 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 有线信道n同轴电缆同轴电缆u信道频带在几百MHz至1GHz左右u主要应用：长途通信干线，有线电视等 西安电

5、子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 宽带宽带（射频）同轴电缆：同轴电缆：l75，用于传输模拟信号l多用于有线电视（CATV）系统l传输距离可达几十千米 基带基带同轴电缆同轴电缆：l50，多用于数字基带传输l速率可达10Mb/sl传输距离几千米有线信道 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 单模阶跃折射率光纤单模阶跃折射率光纤 光纤结构示意图有线信道n光纤光纤p光作光作为一种特殊的一种特殊的电磁波，磁波，在人造介在人造介质（光（光纤）中）中传播，播，实现大容量，高可靠性的通信大容量，高可靠性的通信p主要主要应用：用：电信

6、网和移信网和移动网的骨干网网的骨干网 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 缺点缺点应用应用优点优点有线信道 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 信道数学模型4.3 n按照系统模型中研究对象的不同：l调制信道研究调制研究调制/解调问题解调问题l编码信道研究编码研究编码/译码问题译码问题 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 n 模型：有一对（或多对）输入端和输出端大多数信道都满足线性叠加原理对信号有固定或时变的延迟和损耗无信号输入时，仍可能有输出（噪声）n共性：叠加有噪声的

7、线性时变/时不变网络：基本模型：4.3.1 调制信道模型调制信道：发送信号：接收信号：加性高斯白噪声：信道的冲激响应 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 n信号输入输出关系信号输入输出关系：时域表达式：频域表达式：傅里叶变换特性，卷积乘积加性噪声始终存在u调制信道对信号的影响程度取决于H（）与n（t）的特性u导致的结果：会使信号产生失真、延时和衰落 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 调制信道分为：（依据冲激响应随时间变化的情况）l恒参信道信道的冲激响应随时间变化缓慢，或者不变（等效为线性是不变滤波器）l随参信

8、道信道的冲激响应随时间较快变化（等效为线性时变率滤波器）u 不同的物理信道具有不同的特性H（）=常数（可取1）加性高斯白噪声信道模型即：描述通信信号只有加性噪声影响的实际物理信道，是一种理想信道若恒参信道，随参信道的特性不理想，会影响信号的无失真传输 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 4.3.2 编码信道模型编码信道是一种数字信道或离散信道，其输入和输出都是离散信号（数字序列）编码信道+=1二进制二进制无记忆无记忆编码信道模型编码信道模型+=1 P（0/0）P（1/1）正确 P（1/0）P（0/1）错误n 模型：用 条件转移概率来描述误码率：衡量该信

9、道优劣的重要参数指标：曹丽娜 01233210接收端发送端四进制四进制无记忆无记忆编码信道编码信道n 模型模型：注意：从上述编码信道模型可以看出，数字序列的传输有时是不可靠的。因此，如何在不可靠的信道中实现高效的可靠通信是通信理论研究的一个主要内容。曹丽娜 恒参/随参信道特性对信号传输的影响4.4 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 l特点：传输特性随时间缓变或不变。l举例：各种有线信道、卫星信道 线性时不变系统n恒参信道特性及其对信号传输的影响在不考虑噪声的前提下，理想恒参信道是一种特殊类型的信道，可以实现信号的无失真传输（1）只有幅度大小和出现先后

10、的不同（2）波形没有畸变发送设备恒参信道接收设备发送端发送端接收端接收端s（t）0t发送信号恒参信道作用r（t）0t接收信号发送信号接收信号的关系为：表达式：曹丽娜 理想恒参信道的理想恒参信道的传递函数函数 1.传输特性传输特性幅频特性相频特性假设 由 得n恒参信道特性 2.无失真传输（无失真传输（恒参信道恒参信道）幅频特性相频特性 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 恒参信道群迟延频率特性幅频特性相频特性恒参信道对发送信号恒参信道对发送信号的不同频率分量的衰的不同频率分量的衰减是一样的减是一样的表明表明恒参信道相频特性在恒参信道相频特性在信号的频带范

11、围内是信号的频带范围内是频率的线性函数频率的线性函数群时延特性在信号的频带群时延特性在信号的频带范围内是常数；范围内是常数；即恒参信即恒参信道对发送信号不同频率分道对发送信号不同频率分量的时延是一样的量的时延是一样的 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 若输入信号为s（t），则理想恒参信道的输出:恒参信道固定的迟延固定的衰减 这种情况称为无失真传输u理想恒参信道频时域表达式:IFTl即：此时信道的冲激即：此时信道的冲激响应也是冲激函数，只响应也是冲激函数，只是强度变化了是强度变化了K倍，延倍，延迟了时间迟了时间td 西安电子科技大学西安电子科技大学 通

12、信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 3.失真失真 影响影响 措施措施恒参信道u幅频失真：即幅频特性在信号的频带范围内不是常数 相邻码元之间发生重叠幅频无失真信道幅频失真信道即：接收信号发生畸变 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 3.失真失真 影响影响 措施措施恒参信道群迟延失真:u相频失真：相频无失真信道相频失真信道接收信号同样发生畸变 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 无论幅频失真、相频失真均属于线性失真，可以用一个线性网络进行补偿。此外还存在非线性失真，频率偏移、相位抖动等失真因素，会引起信号的非

13、线性码间干扰，使得模拟和数字通信系统的解调性能下降，对高速数据通信系统的性能影响比较大。恒参信道n恒参信道特性及其对信号传输的影响 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 指传输特性随时间随机快变的信道。n随参信道特性及其对信号传输的影响l短波电离层反射信道 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜 随参信道l衰减随时间变化l时延随时间变化l多径传播无线通信信道是随参信道的典型实例：无线信道的衰落分为大尺度衰落和小尺度衰落衰落特性可以描述为：大尺度衰落，随时间和位移缓慢变化小尺度衰落，随时间和位移快速变化信道的衰落因子 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：