通信原理信道分解學習教案

1、會計學1通信通信(tng xn)原理信道分解原理信道分解第一頁，共51頁。2(xnho)傳輸的影響。第2頁/共51頁第二頁，共51頁。3地 面對流層平流層電離層10 km60 km0 km第3頁/共51頁第三頁，共51頁。4頻率(GHz)(a) 氧氣和水蒸氣（濃度7.5 g/m3）的衰減頻率(GHz)(b) 降雨的衰減衰減(dB/km)衰減 (dB/km)水蒸氣氧氣降雨率圖4-6 大氣衰減第4頁/共51頁第四頁，共51頁。5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5頁/共51頁第五頁，共51頁。6n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

2、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6頁/共51頁第六頁，共51頁。7圖4-7 對流層散射通信地球有效散射區(qū)域第7頁/共51頁第七頁，共51頁。8圖4-8 流星余跡散射通信流星余跡第8頁/共51頁第八頁，共51頁。9第9頁/共51頁第九頁，共51頁。10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10頁/共51頁第十頁，共51頁。11折射率n1n2折射率n1n27101 25折射率n1n2單模階躍折射率光纖單模階躍折射率光纖圖4-11 光纖結構示意圖(a)(b

3、)(c)第11頁/共51頁第十一頁，共51頁。120.7 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12頁/共51頁第十二頁，共51頁。13編碼信道調制信道第13頁/共51頁第十三頁，共51頁。14nn這時上式變?yōu)椋哼@時上式變?yōu)椋簄 信道數學信道數學模型模型f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)圖4-13 調制信道數學模型)()()(tntefteio)(tei)(teo)(tn)()()(tetktefii)()()()(tntetkteio第14頁/共51頁第十四頁，共51頁。15)()()()(tntetk

4、teio第15頁/共51頁第十五頁，共51頁。16nP(1/ 0)和和P(0 / 1) 錯誤轉移概率錯誤轉移概率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16頁/共51頁第十六頁，共51頁。1701233210接收端發(fā)送端第17頁/共51頁第十七頁，共51頁。18n左圖為典型電話信道特性nn用插入損耗便于測量(a) 插入損耗頻率特性第18頁/共51頁第十八頁，共51頁。19頻率(kHz)（ms）群延遲(b) 群延遲頻率特性dd)(0

5、相位頻率特性第19頁/共51頁第十九頁，共51頁。20n頻率偏移、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20頁/共51頁第二十頁，共51頁。21即存在多徑傳播現象。n下面重點分析多徑效應第21頁/共51頁第二十一頁，共51頁。22n上式中的n都是隨機變化的。tA0cosniniiiiitttttttR1100)(cos)()(cos)()()(ti)(ti)()(0ttii)(),(),(tttiii第22頁/共51頁第二十二頁，共51頁。23絡接收信號的相位niniiiiitttttttR1100)(cos)()(cos)()(緩慢隨機變化(binhu)振幅緩慢隨

6、機變化(binhu)振幅niniiiiitttttttR1100sin)(sin)(cos)(cos)()()(cos)(sin)(cos)()(000tttVttXttXtRsc)()()(22tXtXtVsc)()(tan)(1tXtXtcs第23頁/共51頁第二十三頁，共51頁。24另外一種衰落：慢衰落 由傳播條件引起的。第24頁/共51頁第二十四頁，共51頁。25n設f (t)的傅里葉變換（即其頻譜）為F()：n)()(Ftf第25頁/共51頁第二十五頁，共51頁。26 確定的傳輸(chun sh)時延， 和信號頻率有關的復因子，其模為)()(Ftf0)()(0jeAFtAf)(00)

7、()(jeAFtAf)1 ()()()(000jjeeAFtAftAf)1 ()()1 ()()(00jjjjeAeFeeAFH0je)1 (je2cos2sin)cos1 (sincos1122jej第26頁/共51頁第二十六頁，共51頁。27率選擇性衰落。圖4-18 多徑效應2cos2sin)cos1 (sincos1122jej第27頁/共51頁第二十七頁，共51頁。28圖4-18 多徑效應第28頁/共51頁第二十八頁，共51頁。29第29頁/共51頁第二十九頁，共51頁。30第30頁/共51頁第三十頁，共51頁。31nnR 阻值（）；nB 帶寬（Hz）。n性質：高斯白噪聲)V(4kTR

8、BV 第31頁/共51頁第三十一頁，共51頁。32n討論噪聲對于通信系統的影響時，主要是考慮起伏噪聲，特別是熱噪聲的影響。第32頁/共51頁第三十二頁，共51頁。33dffPPnn)(第33頁/共51頁第三十三頁，共51頁。34n在后面討論通信系統的性能時，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(dn xio)帶寬第34頁/共51頁第三十四頁，共51頁。35值n兩者之間可以互換第35頁/共51頁第三十五頁，共51頁。36x1x2x3y3

9、y2y1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36頁/共51頁第三十六頁，共51頁。37nimjnijijijiiyxHxHyxPyxPyPxPxP11122)/()()/(log)/()()(log)(第37頁/共51頁第三十七頁，共51頁。38nimjnijijijiiyxHxHyxPyxPyPxPxP11122)/()()/(log)/()()(log)(niiixPxPxH12)(log)()(mjnijijijyxPyxPyPyxH112)/(log)/()()/(第38頁/共51頁第三十八頁，共51頁。39)

10、1 (log)1 (log)(22H圖4-21 二進制信源的熵H()第39頁/共51頁第三十九頁，共51頁。40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。x1x2x3y3y2y1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40頁/共51頁第四十頁，共51頁。41)/()(max)(yxHxHCxP)/()(max)(yxHxHrCxPt第41頁/共51頁第四十一頁，共51頁。420011P(0/0) = 127/128P(1/1) = 127/128P(1/0) = 1/128P(0/1) = 1/

11、128發(fā)送端圖4-23 對稱信道模型接收端第42頁/共51頁第四十二頁，共51頁。43121log2121log21)(log)()(1222niiixPxPxH)/(log)/()/(log)/()()/(log)/()/(log)/()()/(log)/()()/(2222221221212212112111112yxPyxPyxPyxPyPyxPyxPyxPyxPyPyxPyxPyPyxHmjnijijij第43頁/共51頁第四十三頁，共51頁。44信道容量Ct等于：045. 0055. 001. 0)7()128/1 (01. 0)128/127()128/1 (log)128/1 (

12、)128/127(log)128/127()/(log)/()/(log)/()/(221221211211yxPyxPyxPyxPyxH符號）（比特 /955. 0)/()(max)(yxHxHCxP)/(955955. 01000)/()(max)(sbyxHxHrCxPt第44頁/共51頁第四十四頁，共51頁。45n由上式可見，連續(xù)信道的容量Ct和信道帶寬B、信號功率S及噪聲功率譜密度n0三個因素(yn s)有關。)/(1log2sbNSBCt)/(1log02sbBnSBCt第45頁/共51頁第四十五頁，共51頁。46)/(1log02sbBnSBCtxtxnSBnSSBnnSC/12002001log1log1)1ln(lim/10 xxxaealnloglog22020/120044. 1log)1 (loglimlimnSenSxnSCxxtB第46頁/共51頁第四十六頁，共51頁。47020/120044. 1log)1 (loglimlimnSenSxnSCxxtB圖4-24 信道容量和帶寬關系S/n0S/n0BCt1.4