通信原理樊昌信第六版PPT第4章讲解
57页1、1,4.1 无线信道 4.2 有线信道 4.3 信道的数学模型 4.4 信道特性对信号传输的影响 4.5 信道中的噪声 4.6 信道容量,第4章 信道,2,目的:了解各种实际信道、信道的数学模型和信道容量的概念。,思路:在介绍实际信道的例子基础上,归纳信道的特性,阐述信道的数学模型,最后简介了信道容量的概念。 要求:注重了解各种实际信道的特点,掌握信道的数学模型,简单运用信道容量公式解决实际问题。,3,信道是指以传输媒质为基础的信号通道。 信道与发送设备、接收设备一起组成通信系统。 没有信道,通信就无法进行. 信道的好坏直接影响通信的质量。,4,信道仅是指信号的传输媒质狭义信道. 信道不仅是传输媒质,而且包括通信系统中的一些转换装置, 广义信道。 常把广义信道简称为信道。,5,信道,6,调制信道和编码信道,7,4.1 无线信道,无线信道电磁波的频率 受天线尺寸限制 地球大气层的结构 电离层对于传播的影响 反射 散射 大气层对于传播的影响 散射 吸收,8,4.1 无线信道,电磁波传播方式: 1、地波(ground wave) 频率 2 MHz 有绕射能力 距离:数百或数千km,9,4.1
2、 无线信道,2、天波(sky wave) 60km400km,频率:2 30 MHz 特点:被电离层反射 一次反射距离: 4000 km 寂静区:电磁波不能到达,地 面,10,4.1 无线信道,3、视线传播: 频率 30 MHz,穿透电离层,只能视线传 距离: 和天线高度有关,(m),11,4.1 无线信道,增大视线传播距离的其他途径 中继通信: 可采用卫星中继,即卫星通信,12,4.1 无线信道,卫星通信: 静止卫星:同步卫星,赤道,三颗 移动卫星,13,解决:平流层通信:1722km,高空平台电台做转发器或基站(气球,太阳能飞机),,同步卫星:离地面35860km的赤道上放3颗同步卫星,可实现除南、北极地区之外的全球覆盖(且有部分重叠),从而可实现全球通信。,优点:传输距离远,覆盖地域广,传播稳定可靠,传输容量大等。 缺点:功率大,延迟大,技术要求较高,一次性投入大。 应用:广泛用于传输多路电话、电报、数据和电视。,14,4.1 无线信道,大气层对于传播的影响 散射 吸收,15,4.1 无线信道,散射传播:媒体不均匀,多向折射,能量主要集中于前方(前向散射) 电离层散射:30MHz
3、60MHz 对流层散射:地面10余km间大气层,大气不均匀,100MHz4000MHz,最大距离600km 流星余迹:使电磁波散射,80km120km高,30MHz100MHz,距离1000km以上,地球,16,4.2 有线信道,1、明线,平行而相互绝缘的架空裸线线路。 优点:传输损耗小(与电缆相比) 缺点:易受气候环境影响,易受干扰。 结论:已逐渐淘汰。,17,4.2 有线信道,2、对称电缆:由许多对双绞线组成 优点:与外界相互干扰小,传输性能较稳定。 缺点:损耗比明线大。 主要应用:用户电话接入线,18,由同轴的两个导体构成,外导体是一个圆柱形的导体,内导体是金属线,之间填充介质。,3、同轴电缆,实际应用中同轴电缆的外导体是接地的,对外界干扰具有较好的屏蔽作用,所以同轴电缆抗电磁干扰性能较好。,19,优点:与外界相互干扰小,(外导体接地起屏蔽作用),带宽大。 缺点:成本较高(与对称电缆相比)。 应用:比较广泛。如电视电缆(75),实验室仪器用的信号电缆(50 ) 增大容量,可以多芯,20,4、光纤 以光导纤维(简称光纤, Optical Fiber )为传输媒质、光波作为载波的光纤
4、信道。 由于可见光的频率非常高,约为108MHz的量级,因此,一个光纤通信系统的传输带宽远远大于其它各种传输介质的带宽。,4.2 有线信道,21,4.2 有线信道,结构 纤芯、包层 按折射率分: 阶跃型 梯度型 按模式分: 多模、单模,22,4.3 信道的数学模型,狭义:按传媒分,有线无线, 广义:方便研究,调制信道,编码信道 信道模型的分类: 调制信道:发端调制器输出至收端解调器输入 编码信道:编码器输出至解码器输入,23,有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端; 绝大多数信道都是线性的,即满足线性叠加原理; 信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间; 信号通过信道会受到固定的或时变的损耗; 即使没有信号输入,在信道的输出端仍可能有一定的输出(噪声)。,24,4.3 信道的数学模型,1 、调制信道模型 常假设:,加性干扰,乘性干扰,25,k(t)随t变时变信道; k(t)与ei (t)相乘,乘性干扰由信道不理想造成,无信号时,无乘性干扰; 若k(t)随时间作随机快变化随参信道; 若k(t)变化很慢或很小恒参信道。 加性干扰一直存在。,4.3 信道的数学模型,26,4.3 信道的数
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