第4章信道 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信道容量 1
1 第4章 信 道 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 信道容量
第4章信道 信道分类 ·无线信道- 电磁波（含光波） ■有线信道·电线、光纤 ●1 信道中的干扰： ·有源干扰·噪声 ·无源干扰-传输特性不良 本章重点： 介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于 信号传输的影响。 2
2 第4章 信 道 ⚫ 信道分类： ◼ 无线信道 － 电磁波（含光波） ◼ 有线信道 － 电线、光纤 ⚫ 信道中的干扰： ◼ 有源干扰 － 噪声 ◼ 无源干扰 － 传输特性不良 ⚫ 本章重点： 介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于 信号传输的影响
第4章信道 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 ◆对流层：地面上0~10km 电离层 ◆平流层：约10~60km ◆电离层：约60~400km 平流层 60 km 对流层 10 km 地面 0 km 3
3 第4章 信 道 ⚫ 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 ◆ 对流层：地面上 0 ~ 10 km ◆ 平流层：约10 ～ 60 km ◆ 电离层：约60 ～ 400 km 地 面 对流层 平流层 电离层 10 km 60 km 0 km
第4章信道 ·电离层对于传播的影响 ◆反射 衰 水蒸气 (dB/km) 0.1- ◆散射 0.01 0.001 ·大气层对于传播的影响 0.0001 0.00001 ◆散射 i0频率(GH2 3501000 (a)氧气和水蒸气（浓度7.5gm)的衰减 ◆吸收 100 衰 1 降雨率 (dB/kmb.01 =100mm/h =50 mm/h 0.001 =10 mm/h 0.0001 10 频率(GHz) (b)降雨的衰减 图4-6大气衰减 4
4 ◼ 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 频率(GHz) (a) 氧气和水蒸气（浓度7.5 g/m3）的衰减 频率(GHz) (b) 降雨的衰减 衰 减 (dB/km) 衰 减 (dB/km) 水蒸气 氧 气 降雨率 图4-6 大气衰减 第4章 信 道
第4章信道 ■电磁波的分类： 传播路径 ◆地波 口频率<2MHz 发射天线 地面 人接收天线 ▣有绕射能力 口距离：数百或数千千米 图4-1地波传播 ◆天波 信号传播路径 电离层 ▣频率：2~30MHz ▣特点：被电离层反射 地面 发射天线 ▣一次反射距离：<4000km 收天线 口寂静区： 图4-2天波传播
5 传播路径 地 面 图4-1 地波传播 地 面 信号传播路径 图 4-2 天波传播 第4章 信 道 ◼ 电磁波的分类： ◆ 地波 频率 < 2 MHz 有绕射能力 距离：数百或数千千米 ◆ 天波 频率：2 ~ 30 MHz 特点：被电离层反射 一次反射距离：< 4000 km 寂静区：
第4章信道 传播途径 视线传播： 4d 发射天线 接收天线 频率>30MHz 。距离：和天线高度有关 h=D D2 地面 m 8r50 (4.1-3) 式中，D-收发天线间距离(km)。 图4-3视线传播 [例若要求D=50km,则由式(4.1-3) h=D2、D2502 =50 m 8r5050 。增大视线传播距离的其他途径 发射天线 ,中继通信： ,卫星通信：静止卫星、 移动卫星 图4-4无线电中继 ,平流层通信： 6
6 ◆ 视线传播： 频率 > 30 MHz 距离: 和天线高度有关 (4.1-3) 式中，D – 收发天线间距离(km)。 [例] 若要求D = 50 km，则由式(4.1-3) 增大视线传播距离的其他途径 ➢ 中继通信： ➢ 卫星通信：静止卫星、移动卫星 ➢ 平流层通信： d d 发射天线 h 接收天线 传播途径 D r r 地面 图 4-3 视线传播 图4-4 无线电中继 第4章 信 道 8 50 2 2 D r D h = m 50 m 50 50 8 50 2 2 2 = = = D r D h
第4章信道 散射传播 口电离层散射 机理· 由电离层不均匀性引起 频率-30~60MHz 距离-1000km以上 ▣对流层散射 机理·由对流层不均匀性（湍流）引起 频率-100~4000MHz 有效散射区域 最大距离<600km 发射天线 地球 接收天线 图4-7对流层散射通信
7 图4-7 对流层散射通信 地球 有效散射区域 第4章 信 道 ◆ 散射传播 电离层散射 机理 － 由电离层不均匀性引起 频率 － 30 ~ 60 MHz 距离 － 1000 km以上 对流层散射 机理 － 由对流层不均匀性（湍流）引起 频率 － 100 ~ 4000 MHz 最大距离 < 600 km
第4章信道 口流星余迹散射 流星余迹 图4-8流星余迹散射通信 流星余迹特点-高度80~120km,长度15~40km 存留时间：小于1秒至几分钟 频率-30~100MHz 距离-1000km以上 特点·低速存储、高速突发、 断续传输 8
8 第4章 信 道 流星余迹散射 流星余迹特点 － 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 特点 － 低速存储、高速突发、断续传输 图4-8 流星余迹散射通信 流星余迹
紫外区 光通信 可见光 1015Hz 10 m 红外区 光通信 光通信 104Hz 毫米波 实验 (EHF) 100GHz 超高频 卫星通信微波中继 (SHF) 3G移动通信无线 微波通 10GHz 10cm 接人 特高频 UHFTV,移动通信 (UHF) 1Ghz 移动通信 波 甚高频 (VHF) VHFTV FM广播 100MHz 10m 高频 业余无线电国际 波通信 (HF) 无线电民用 +10MHz 100m 超 中频 调幅广播 中 (MF) 波 1MHz 物 1Km- 低频 导航、无线电报 100KHz 无线信道的 (LF) 测 10Km 甚低频 波 +10KHZ 频率范围与 声 (VLF) 100Km 声波 1KHz 测 应用 波长 频带名称 应用 频率 声波 9
9 无线信道的 频率范围与 应用
第4章信道 4.2有线信道 ·明线 1880年电话线 10
10 第4章 信 道 ⚫ 4.2 有线信道 ◼ 明线 1880年电话线