通信原理 第三章信道与噪声 刘柏森 2021/2/22 CP第三章信道与噪声
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 1 通信原理 第三章 信道与噪声 刘柏森
第三章信道与噪声 3.1信道定义与数学模型 ·3.2恒参信道及其传输特性 ·3.3随参信道及其传输特性 34分集接收技术 3.5加性噪声 3.6信道容量的概念 2021/2/22 CP第三章信道与噪声 2
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 2 第三章 信道与噪声 • 3.1 信道定义与数学模型 • 3.2 恒参信道及其传输特性 • 3.3 随参信道及其传输特性 • 3.4 • 3.5 加性噪声 • 3.6 信道容量的概念
3.1信道定义与数学模型 3.1.1信道定义. 信道是指以传输媒质为基础的信号通道。 如果信道仅是指信号的传输媒质,这种信道称 为狭义信道; 如果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,这种信道称为广义信道 2021/2/22 CP第三章信道与噪声
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 3 3.1信道定义与数学模型 • 3.1.1信道定义. • 信道是指以传输媒质为基础的信号通道。 • 如果信道仅是指信号的传输媒质，这种信道称 为狭义信道； • 如果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，这种信道称为广义信道
3.1.1信道定义 狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线 信道两类。 有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。 砳线信道包撬地碆播丶經波曳烹层区射超惩澽或微波视 广义信道除了包括传输媒质外,还包括通信系统有关 的奕换装置,些装置可是发送设备、接收设备 ,可以分为调制信道、编 码信遣等。述可苡是义箕他形式 义信道 常把广义信道简称为信道。 2021/2/22 CP第三章信道与噪声
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 4 3.1.1 信道定义 • 狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线 信道两类。 – 有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。 – 无线信道包括地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视 距中继、人造卫星中继、散射及移动无线电信道等。 • 广义信道除了包括传输媒质外，还包括通信系统有关 的变换装置，这些装置可以是发送设备、接收设备、 馈线与天线、调制器、解调器等等。 • 广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道、编 码信道等。还可以定义其他形式的广义信道。 • 常把广义信道简称为信道
调制信道用于研究调制与解调问题是方便和恰当的。 编码信道用于研究编码与译码问题时使问题的分析更容易 调制信道和编码信道 ==一一=一=一 输 输 入编 调 媒 码 制 发转换器 质 收转换器 解调器 译码器 调制信道 编码信道 2021/2/22 CP第三章信道与噪声
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 5 调制信道用于研究调制与解调问题是方便和恰当的。 编码信道用于研究编码与译码问题时使问题的分析更容易。 调制信道和编码信道 编 码 器 输 入 调 制 器 发 转 换 器 媒 质 收 转 换 器 解 调 器 译 码 器 输 出 编码信道 调制信道
3.1.2信道的数学模型 信道的数学模型用来表征实际物理信道 的特性, 它对通信系统的分析和设计是十分方便 的 2021/2/22 CP第三章信道与噪声 6
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 6 3.1.2 信道的数学模型 • 信道的数学模型用来表征实际物理信道 的特性， • 它对通信系统的分析和设计是十分方便 的
1.调制信道模型 有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端; 绝大多数的信道都是线性的,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) S; 线性时变网络 2021/2/22 CP第三章信道与噪声 7
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 7 1. 调制信道模型 • 有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端； • 绝大多数的信道都是线性的， 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）。 s i (t) 线 性 时 变 网 络 s o (t)
输出与输入的关系有 r(t)=s0()+n()=f()+n(t) S0()=c(t)s( s(o=c(aSi(oy c()可看成是乘性干扰 如果我们了解c()与n(t)的特性,就能 知道信道对信号的具体影响。 2021/2/22 CP第三章信道与噪声 8
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 8 • 输出与输入的关系有 • • • • 可看成是乘性干扰。 • 如果我们了解 与 的特性，就能 知道信道对信号的具体影响。 ( ) ( ) ( ) [ ( )] ( ) 0 r t s t n t f s t n t = + = i + ( ) ( ) ( ) * 0 s t c t s t = i ( ) ( ) ( ) i s = c s c() c(t) n(t)
通常信道特性c(t)是一个复杂的函数,它可能包括各 种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。 同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变 化,故c(t)往往只能用随机过程来描述 c(O)基本不随时间变化,即信道对信号的影响是固定 的或变化极为缓慢的,称为恒定参量信道,简称恒参 信道; ·c(ω)随时间随机快变化,称为随机参量信道,简称 随参信道 2021/2/22 CP第三章信道与噪声
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 9 • 通常信道特性 是一个复杂的函数，它可能包括各 种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。 • 同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间作随机变 化，故 往往只能用随机过程来描述。 • 基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定 的或变化极为缓慢的，称为恒定参量信道，简称恒参 信道； • 随时间随机快变化， 称为随机参量信道，简称 随参信道 c(t) c(t) c() c()
信道 r()=c()+n() C()=C n() 加性噪声信道模型 c是信道衰减因子,通常可取C=1; n()是加性噪声 加性噪声n(通常是一种高斯噪声, 该信道模型通常称为加性高斯噪声信道 2021/2/22 CP第三章信道与噪声 10
2021/2/22 CP 第三章 信道与噪声 10 • 加性噪声信道模型 • c是信道衰减因子， 通常可取c=1； • n(t)是加性噪声。 – 加性噪声n(t)通常是一种高斯噪声， • 该信道模型通常称为加性高斯噪声信道。 c( )＝c ＋ r(t)＝csi (t)＋n(t) n(t) s i (t) 信 道