通信原理第4章信道學習教案

1、會計學1通信原理通信原理(yunl)第第4章信道章信道第一頁，共49頁。2n天波傳播n視線傳播第2頁/共49頁第二頁，共49頁。3傳 播 路徑地 面圖4-1 地波傳播地 面信號傳播路徑圖 4-2 天波傳播第3頁/共49頁第三頁，共49頁。4n中繼通信：n衛(wèi)星通信：靜止衛(wèi)星、移動衛(wèi)星n平流層通信：ddh接 收 天線發(fā) 射 天線傳 播 途徑D地面rr圖 4-3 視線傳播圖4-4 無線電中繼50822DrDhmm505050508222DrDh第4頁/共49頁第四頁，共49頁。5圖4-7 對流層散射通信地球有效散射區(qū)域第5頁/共49頁第五頁，共49頁。6圖4-8 流星余跡散射通信流星余跡第6頁/共4

2、9頁第六頁，共49頁。7第7頁/共49頁第七頁，共49頁。8圖4-9 雙絞線導體絕緣層導體金屬編織網保護層實心介質圖4-10 同軸線第8頁/共49頁第八頁，共49頁。9折射率n1n2折射率n1n27101 25折射率n1n2單模階躍折射單模階躍折射率光纖率光纖圖4-11 光纖結構示意圖(a)(b)(c)第9頁/共49頁第九頁，共49頁。100.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7光波波長（m）1 . 5 5 m1 . 3 1 m圖4-12光纖損耗與波長的關系第10頁/共49頁第十頁，共49頁。11編碼信道調制信道第11頁/共49頁第十一頁，共49頁。12nn這時上式變?yōu)椋簄 信道數(shù)學模型

3、(mxng)f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)圖4-13 調制信道數(shù)學模型)()()(tntefteio)(tei)(teo)(tn)()()(tetktefii)()()()(tntetkteio第12頁/共49頁第十二頁，共49頁。13)()()()(tntetkteio第13頁/共49頁第十三頁，共49頁。14nP(1/ 0)和P(0 / 1) 錯誤轉移概率nP(0 / 0) = 1 P(1 / 0)nP(1 / 1) = 1 P(0 / 1) P(1 / 0)P(0 / 1)0011P(0 / 0)P(1 / 1)圖4-13 二進制編碼信道模型發(fā)送端接收端第14頁/共49頁第十

4、四頁，共49頁。1501233210接收端發(fā)送端第15頁/共49頁第十五頁，共49頁。16n左圖為典型電話信道特性nn用插入損耗便于(biny)測量(a) 插入損耗頻率特性第16頁/共49頁第十六頁，共49頁。17頻率(kHz)（ms）群延遲(b) 群延遲頻率特性dd)(0相位頻率特性第17頁/共49頁第十七頁，共49頁。18n是非線性的。n其他失真：n頻率(pnl)偏移、相位抖動非線性關系直線關系圖4-16 非線性特性輸入電壓輸出電壓第18頁/共49頁第十八頁，共49頁。19即存在多徑傳播現(xiàn)象。n下面重點分析多徑效應第19頁/共49頁第十九頁，共49頁。20n上式中的n都是隨機變化的。tA0

5、cosniniiiiitttttttR1100)(cos)()(cos)()()(ti)(ti)()(0ttii)(),(),(tttiii第20頁/共49頁第二十頁，共49頁。21絡接收信號的相位niniiiiitttttttR1100)(cos)()(cos)()(緩慢隨機(su j)變化振幅緩慢隨機變化振幅niniiiiitttttttR1100sin)(sin)(cos)(cos)()()(cos)(sin)(cos)()(000tttVttXttXtRsc)()()(22tXtXtVsc)()(tan)(1tXtXtcs第21頁/共49頁第二十一頁，共49頁。22另外一種衰落：慢衰落

6、 由傳播條件引起的。第22頁/共49頁第二十二頁，共49頁。23n設f (t)的傅里葉變換（即其頻譜）為F()：n)()(Ftf第23頁/共49頁第二十三頁，共49頁。24 和信號頻率有關的復因子，其模為)()(Ftf0)()(0jeAFtAf)(00)()(jeAFtAf)1 ()()()(000jjeeAFtAftAf)1 ()()1 ()()(00jjjjeAeFeeAFH0je)1 (je2cos2sin)cos1 (sincos1122jej第24頁/共49頁第二十四頁，共49頁。25性衰落。圖4-18 多徑效應2cos2sin)cos1 (sincos1122jej第25頁/共49

7、頁第二十五頁，共49頁。26圖4-18 多徑效應第26頁/共49頁第二十六頁，共49頁。27第27頁/共49頁第二十七頁，共49頁。28第28頁/共49頁第二十八頁，共49頁。29nnR 阻值（）；nB 帶寬（Hz）。n性質：高斯白噪聲)V(4kTRBV 第29頁/共49頁第二十九頁，共49頁。30n(zoshng)(zoshng)、電子管內產生的散彈噪聲(zoshng)和宇宙噪聲(zoshng)等。n討論噪聲(zoshng)對于通信系統(tǒng)的影響時，主要是考慮起伏噪聲(zoshng)，特別是熱噪聲(zoshng)的影響。第30頁/共49頁第三十頁，共49頁。31dffPPnn)(第31頁/共49

8、頁第三十一頁，共49頁。32n在后面討論通信系統(tǒng)的性能時，n可以認為窄帶噪聲的功率譜密度在帶寬Bn內是恒定的。圖4-19 噪聲功率譜特性 Pn(f)()()(2)(000fPdffPfPdffPBnnnnnPn (f0)接收(jishu)濾波器特性噪聲等效帶寬第32頁/共49頁第三十二頁，共49頁。33輸?shù)钠骄畔⒘孔畲笾祅兩者之間可以互換第33頁/共49頁第三十三頁，共49頁。34x1x2x3y3y2y1接收端發(fā)送端xn。ym圖4-20 信道模型P(xi)P(y1/x1)P(ym/x1)P(ym/xn)P(yj)第34頁/共49頁第三十四頁，共49頁。35nimjnijijijiiyxHxH

9、yxPyxPyPxPxP11122)/()()/(log)/()()(log)(第35頁/共49頁第三十五頁，共49頁。36nimjnijijijiiyxHxHyxPyxPyPxPxP11122)/()()/(log)/()()(log)(niiixPxPxH12)(log)()(mjnijijijyxPyxPyPyxH112)/(log)/()()/(第36頁/共49頁第三十六頁，共49頁。37)1 (log)1 (log)(22H圖4-21 二進制信源的熵H()第37頁/共49頁第三十七頁，共49頁。38息量為H(x)H(x/y)。這再次說明H(x/y)即為因噪聲而損失的平均信息量。x1x

10、2x3y3y2y1接收端發(fā)送端。yn圖4-22 無噪聲信道模型P(xi)P(y1/x1)P(yn/xn)P(yj)xn第38頁/共49頁第三十八頁，共49頁。39n r 符號數(shù))/()(max)(yxHxHCxP)/()(max)(yxHxHrCxPt第39頁/共49頁第三十九頁，共49頁。400011P(0/0) = 127/128P(1/1) = 127/128P(1/0) = 1/128P(0/1) = 1/128發(fā)送端圖4-23 對稱信道模型接收端第40頁/共49頁第四十頁，共49頁。41121log2121log21)(log)()(1222niiixPxPxH)/(log)/()/

11、(log)/()()/(log)/()/(log)/()()/(log)/()()/(2222221221212212112111112yxPyxPyxPyxPyPyxPyxPyxPyxPyPyxPyxPyPyxHmjnijijij第41頁/共49頁第四十一頁，共49頁。42信道容量Ct等于：045. 0055. 001. 0)7()128/1 (01. 0)128/127()128/1 (log)128/1 ()128/127(log)128/127()/(log)/()/(log)/()/(221221211211yxPyxPyxPyxPyxH符號）（比特 /955. 0)/()(max)

12、(yxHxHCxP)/(955955. 01000)/()(max)(sbyxHxHrCxPt第42頁/共49頁第四十二頁，共49頁。43n由上式可見，連續(xù)信道(xn do)的容量Ct和信道(xn do)帶寬B、信號功率S及噪聲功率譜密度n0三個因素有關。)/(1log2sbNSBCt)/(1log02sbBnSBCt第43頁/共49頁第四十三頁，共49頁。44)/(1log02sbBnSBCtxtxnSBnSSBnnSC/12002001log1log1)1ln(lim/10 xxxaealnloglog22020/120044. 1log)1 (loglimlimnSenSxnSCxxtB第44頁/共49頁第四十四頁，共49頁。45020/120044. 1log)1 (loglimlimnSenSxnSCxxtB圖4-24 信道容量和帶寬關系S/n0S/n0BCt1.44(S/n