數(shù)字通信技術(shù)與應(yīng)用-模塊二

數(shù)字通信技術(shù)與應(yīng)用--模塊二第一頁(yè)，共60頁(yè)。模塊二通信信道認(rèn)知2.1信道的分類2.3無(wú)線信道2.4信道傳輸特性2.4.1恒參信道傳輸特性2.4.2

隨參信道傳輸特性2.2有線信道2.2.1明線2.2.2雙絞線2.2.3

同軸電纜2.2.4

光纖2.5信道加性噪聲2.5.1

噪聲分類2.5.2

主要噪聲2.6信道容量2.6.1

連續(xù)信道容量2.6.2

離散信道容量目錄第二頁(yè)，共60頁(yè)。模塊二通信信道認(rèn)知

2.1信道的分類

信道是指以傳輸媒介(質(zhì))為基礎(chǔ)的信號(hào)通道。具體地說(shuō)，信道是指由有線或無(wú)線電線路提供的信號(hào)通路。抽象地說(shuō)，信道是指定的一段頻帶，它讓信號(hào)通過(guò)，同時(shí)又給信號(hào)以限制和損害（失真、干擾、噪聲等）。信道可以分為狹義信道和廣義信道。一、狹義信道：

是指發(fā)送端和接收端之間用以傳輸信號(hào)的傳輸媒質(zhì)或途徑。根據(jù)媒質(zhì)的不同,可分為有線信道和無(wú)線信道。具有通信信道特性的某些物理存儲(chǔ)介質(zhì)也可以認(rèn)為是狹義信道,如光盤磁盤等。第三頁(yè)，共60頁(yè)。二、廣義信道：

是一種邏輯信道，是對(duì)狹義信道范圍的擴(kuò)大，把包含傳輸設(shè)備在內(nèi)的整個(gè)信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ婪Q為廣義上的信道。即除了傳輸媒質(zhì)外，還包括有關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備，如饋線與天線、功放、調(diào)制器與解調(diào)器等。廣義信道分為調(diào)制信道和編碼信道。1.調(diào)制信道：發(fā)送端調(diào)制器輸出和接收端解調(diào)器輸入之間所有變換裝置與傳輸媒質(zhì)組成的信道。其又分為:

①恒參信道---傳輸特性恒定不變或變化緩慢。②隨參信道---傳輸特性隨時(shí)間不斷變化。2.編碼信道：編碼器輸出端到譯碼器輸入端之間的部分。其又分為：①無(wú)記憶編碼信道②有記憶編碼信道

調(diào)制信道和編碼信道示意圖如下：第四頁(yè)，共60頁(yè)。調(diào)制信道和編碼信道示意圖譯碼器輸入發(fā)轉(zhuǎn)換器

媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器

解調(diào)器

調(diào)制器調(diào)制信道編碼信道編碼器輸出第五頁(yè)，共60頁(yè)。2.2.1

明線明線是由電桿支持、架設(shè)在地面上的一種平行而相互絕緣的裸線通信線路,用于傳送電報(bào)、電話、傳真等。明線具有如下特點(diǎn)：

有線信道是通信網(wǎng)中最常用的信道，也是最早使用的信道。其主要傳輸媒質(zhì)有明線、雙絞線、同軸電纜、光纖等，它們分別可以適應(yīng)不同的通信系統(tǒng)要求。

2.2有線信道第六頁(yè)，共60頁(yè)。

明線的特點(diǎn)：

1.設(shè)備簡(jiǎn)單，易架設(shè)和拆除，易修理。2.與電纜相比，傳輸損耗小。3.易受天氣、自然災(zāi)害及外界電磁場(chǎng)的影響,對(duì)外界噪聲干擾較敏感,通信質(zhì)量不夠穩(wěn)定。4.線路容量較小。5.通頻帶在0.3--27kHz之間，較窄，不能傳輸寬頻帶和高速數(shù)字信號(hào)。

因此,明線已逐漸被淘汰,只有通信業(yè)務(wù)量較小的農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)采用。第七頁(yè)，共60頁(yè)。2.2.2

雙絞線

雙絞線是由若干對(duì)且每對(duì)有兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線按一定規(guī)則絞合而成。每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消。從而抵御一部分外界電磁波干擾和減少對(duì)鄰近線對(duì)的電磁干擾。為了進(jìn)一步提高雙絞線的抗電磁干擾能力，還可以在雙絞線的外層再加上一個(gè)用金屬絲編織而成的屏蔽層。第八頁(yè)，共60頁(yè)。一、雙絞線的扭鉸它是由多對(duì)雙絞線一起包在一個(gè)絕緣電纜套管里的。典型的雙絞線有四對(duì)的，也有更多對(duì)雙絞線放在一個(gè)電纜套管里的，稱之為雙絞線電纜。在雙絞線電纜內(nèi)，不同線對(duì)具有不同的扭絞長(zhǎng)度，一般扭絞長(zhǎng)度為38.1mm--14cm，按逆時(shí)針?lè)较蚺そg。相鄰線對(duì)的扭絞長(zhǎng)度在12.7mm以上，一般扭絞的越密其抗干擾能力就越強(qiáng)。二、雙絞線的制作線序12345678568A綠白綠橙白藍(lán)藍(lán)白橙棕白棕568B橙白橙綠白藍(lán)藍(lán)白綠棕白棕第九頁(yè)，共60頁(yè)。

先按前面表格中的線序?qū)⑵渑藕?，再按如下過(guò)程制作：①②③④⑤⑥第十頁(yè)，共60頁(yè)。三、雙絞線的傳輸雙絞線既可用于模擬信號(hào)的傳輸，也可用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。雙絞線的帶寬取決于銅線的粗細(xì)和傳輸距離。其通信距離一般為幾到十幾千米。導(dǎo)線越粗，通信距離越遠(yuǎn)，但導(dǎo)線價(jià)格也越高。用于傳輸模擬信號(hào)時(shí)，每隔5--6km需要一個(gè)放大器，在一根雙絞線上可以使用頻分多路復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)24路音頻通道，每個(gè)通道的帶寬為4kHz。用于傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，每隔2--3km需要一個(gè)中繼器，數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)1.5Mbps，采用特殊技術(shù)可達(dá)1Gbps甚至更高，但會(huì)受到傳輸距離的影響。第十一頁(yè)，共60頁(yè)。四、雙絞線的分類根據(jù)導(dǎo)體性能和扭絞密度，雙絞線可分為1類--5類、超5類、6類和7類等。常見(jiàn)的有3類、5類、超5類和6類。一類線：主要用于傳輸語(yǔ)音（一類標(biāo)準(zhǔn)主要用于八十年代初之前的電話線纜），不用于數(shù)據(jù)傳輸。二類線：傳輸頻率為1MHz，用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見(jiàn)于使用4Mbps規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。三類線：指目前在EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，用于語(yǔ)音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于10Base-T。四類線：傳輸頻率為20MHz,用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率為16Mbps，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10Base-T/100Base-T。第十二頁(yè)，共60頁(yè)。五類線：傳輸頻率為100MHz，用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100Base-T和10Base-T網(wǎng)絡(luò)。超五類線：傳輸頻率為100MHz，傳輸速率高達(dá)1Gbps，可以用于快速以太網(wǎng)及千兆位以太網(wǎng)。六類線：傳輸頻率為250MHz，用于傳輸速率高于1Gbps的應(yīng)用，主要用于10Base-T/100Base-T/1000Base-T網(wǎng)絡(luò)。擴(kuò)展六類線：傳輸頻率為500MHz，主要用于10Base-T。七類線：傳輸頻率大于600MHz-1.2GHz，傳輸速率為10Gbps。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，雙絞線還可分為非屏蔽型和屏蔽型兩種：第十三頁(yè)，共60頁(yè)。銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層無(wú)屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP非屏蔽型(UTP)：優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、重量輕、容易彎曲，價(jià)格便宜，容易安裝和維護(hù)。缺點(diǎn)：抗干擾能力較弱，傳輸距離比較短，非常適合于樓宇內(nèi)部的結(jié)構(gòu)化布線。屏蔽型(STP)：在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個(gè)金屬絲網(wǎng)屏蔽層。優(yōu)點(diǎn)：線徑粗、輻射減少、抗干擾性強(qiáng)，防止信息被竊聽(tīng)，傳輸速率高。缺點(diǎn)：安裝不合適有可能引入外界干擾。

雙絞線一般用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連線，由于電磁耦合和趨膚效應(yīng)的影響，線對(duì)的傳輸衰減隨頻率的增高而增大，呈低通特性。在低頻傳輸時(shí)，其抗干擾能力相當(dāng)于或高于同軸電纜。但頻率超過(guò)10--100kHz時(shí),同軸電纜性能明顯優(yōu)越。第十四頁(yè)，共60頁(yè)。2.2.3

同軸電纜

同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)線銅質(zhì)芯線(單股實(shí)心線或多股絞合線)、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層以及保護(hù)塑料外層所組成。同軸電纜的這種結(jié)構(gòu)使其具有高帶寬和較好的抗干擾特性，并且可在共享通信線路上支持更多的點(diǎn)。其傳輸信號(hào)的頻率范圍是100kHz--500MHz。多芯同軸電纜第十五頁(yè)，共60頁(yè)。一、同軸電纜的分類

按用途不同(按特性阻抗數(shù)值的不同)分

基帶同軸電纜(50Ω):又稱網(wǎng)絡(luò)同軸電纜，分為粗細(xì)兩種。一條基帶同軸電纜只支持一個(gè)信道，它能夠以10Mbps的速率把基帶數(shù)字信號(hào)傳輸幾千米。所謂基帶數(shù)字信號(hào)傳輸是指按數(shù)字信號(hào)位流形式進(jìn)行的傳輸，無(wú)需任何調(diào)制。它是局域網(wǎng)中廣泛使用的一種信號(hào)傳輸技術(shù)。寬帶同軸電纜(75Ω)：又稱視頻同軸電纜，是CATV系統(tǒng)中使用的標(biāo)準(zhǔn)，它支持的帶寬為300～450MHz，可用于寬帶數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，傳輸距離可達(dá)幾十千米。所謂寬帶數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸是指可利用多路復(fù)用技術(shù)在寬帶介質(zhì)上進(jìn)行多路數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。它既能傳輸數(shù)字信號(hào)，也能傳輸諸如話音、視頻等模擬信號(hào)，是綜合服務(wù)寬帶網(wǎng)的一種理想介質(zhì)。第十六頁(yè)，共60頁(yè)。細(xì)同軸電纜粗同軸電纜

按電纜直徑不同分

粗同軸電纜(75Ω)：直徑為1.27cm，傳輸距離長(zhǎng)，可達(dá)500m；可靠性高，安裝時(shí)不需要切斷電纜，但必須安裝收發(fā)器電纜，安裝難度大，造價(jià)高。一般用于大型局域網(wǎng)的干線。細(xì)同軸電纜(50Ω)：直徑為0.26cm，傳輸距離為185m；安裝較容易，造價(jià)較低，但安裝過(guò)程要切斷電纜，兩頭須裝上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭(BNC)，然后接在T型連接器兩端，所以當(dāng)接頭多時(shí)容易產(chǎn)生不良隱患。二、同軸電纜的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：可以在相對(duì)長(zhǎng)的無(wú)中繼器的線路上支持高帶寬通信。缺點(diǎn)：①體積大；②不能承受纏結(jié)、壓力和嚴(yán)重的彎曲；③成本高。

第十七頁(yè)，共60頁(yè)。2.2.4光纖一、光纖、光纜的組成：

光纖信道是以光導(dǎo)纖維為傳播媒質(zhì)、以光波為載波的信道。光纖是一種能引導(dǎo)光束的細(xì)且柔軟的橫截面為圓形的介質(zhì)，由纖芯、包層、護(hù)套等組成。包層纖芯折射角入射角包層（低折射率的媒體）包層（低折射率的媒體）第十八頁(yè)，共60頁(yè)。

纖芯是光纖最中心的部分，是光的通路，它由一條或多條非常細(xì)的玻璃或塑料纖維線構(gòu)成，每根纖維線都有它自己的封套。由于這一玻璃或塑料封套涂層的折射率比芯線低，因此可使光波保持在芯線內(nèi)。環(huán)繞一束或多束有封套纖維的外套由若干塑料或其它材料層構(gòu)成，以防止外部的潮濕氣體侵入，并可防止磨損或擠壓等傷害。光纜是由若干對(duì)光纖、外加填充物和護(hù)套組成。第十九頁(yè)，共60頁(yè)。二、分類：

按光在其中的傳輸模式不同分單模光纖:指光在光纖中的傳播沒(méi)有反射，而沿直線一直向前傳播。這種光纖的直徑非常細(xì)，一般為9μm或10μm，只能傳輸一種模式的光，因其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通信。多模光纖:

指光在光纖中可能有多條不同角度入射的光線在一條光纖中同時(shí)傳播。這種光纖所含纖芯的直徑較粗。一般為50μm或62.5μm,因其模間色散較大，限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的速率，且色散隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重，適用于近距離通信，一般只有幾公里。第二十頁(yè)，共60頁(yè)。

按纖芯和包層折射率不同分階躍型光纖:

它的纖芯折射率和包層折射率都是均勻的，且前者略高于后者，使得輸入的光能在纖芯-包層交界面上不斷產(chǎn)生全反射而前進(jìn)。漸變型光纖:它的纖芯折射率中心最大，沿纖芯半徑方向逐漸減小，包層折射率分布與階躍型光纖一樣是均勻的，可使光波按正弦形式傳播。項(xiàng)目傳輸距離速率光源信號(hào)衰減端接造價(jià)單模光纖長(zhǎng)高激光小較難高多模光纖短較低發(fā)光二極管大較易低單模光纖與多模光纖的比較第二十一頁(yè)，共60頁(yè)。三、損耗：光纖的工作波長(zhǎng)在近紅外區(qū)內(nèi)，有短波長(zhǎng)0.85μm(損耗為2.5dB/km)、長(zhǎng)波長(zhǎng)1.31μm(損耗為0.35dB/km)和1.55μm(損耗為0.2dB/km)三個(gè)低損耗工作窗口。其損耗隨波長(zhǎng)增加而減小，隨距離增加而增大。為了增大傳輸距離，利用摻餌光纖放大器作為接收機(jī)的前置放大器，或在光纖中作為中繼器，可使傳輸距離達(dá)到數(shù)百千米。四、特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn):①不受外界電磁波干擾。②信號(hào)衰減小。③傳輸頻帶寬。④線徑細(xì)、質(zhì)量輕，不怕腐蝕，代替電纜可節(jié)省有色金屬。缺點(diǎn):價(jià)格相對(duì)較高，安裝比較困難。光波波長(zhǎng)（nm）1.55m1.31m0.7 0,9 1.1 1.3 1.5 1.7第二十二頁(yè)，共60頁(yè)。

2.3無(wú)線信道

無(wú)線信道是利用電磁波(無(wú)線電波)和光波在空間的傳播來(lái)傳輸信號(hào)。它具有頻率高、容量大的特點(diǎn)，是帶通型信道。它包括微波通信、衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信等。

無(wú)線信道根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)和頻率范圍分為長(zhǎng)波信道、中波信道、短波信道、超短波信道和微波信道。

無(wú)線信道從電磁波的傳播方式來(lái)看有地波傳播信道、天波傳播信道、視距傳播信道、無(wú)線電視距中繼信道、衛(wèi)星中繼信道、對(duì)流層散射信道、流星余跡散射信道等。為了合理、充分地利用無(wú)線電頻率資源，根據(jù)頻率高低的不同(波長(zhǎng)的不同)，人們將無(wú)線電波分為9個(gè)大波段。見(jiàn)下表：第二十三頁(yè)，共60頁(yè)。頻率資源劃分表第二十四頁(yè)，共60頁(yè)。一、地波傳播信道：即頻率在2MHz以下的無(wú)線電波沿地球表面?zhèn)鞑?。地波在傳播過(guò)程中,其場(chǎng)強(qiáng)因大地吸收會(huì)衰減,頻率愈高則衰減愈大;長(zhǎng)波、中波由于頻率低,加上繞射能力強(qiáng)，因此利用這種傳播可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,通信距離遠(yuǎn)。地波傳播受季節(jié)、晝夜變化影響小,信號(hào)傳輸比較穩(wěn)定。

頻率:

＜2MHz距離：通信距離達(dá)數(shù)百～數(shù)千km優(yōu)點(diǎn):①傳播損耗小，作用距離遠(yuǎn)。②受電離層擾動(dòng)小，傳輸穩(wěn)定。③有較強(qiáng)的穿透能力，能夠穿過(guò)建筑物、海水和土壤。缺點(diǎn):大氣噪聲電平高，工作頻帶窄。第二十五頁(yè)，共60頁(yè)。二、天波傳播信道：天波傳播是利用電離層對(duì)電波的一次或多次反射進(jìn)行的遠(yuǎn)距離傳播，是短波的主要傳播方式。中波只有在夜間才能以天波形式傳播。天波傳播存在著嚴(yán)重的信號(hào)衰落現(xiàn)象。所謂電離層是大氣中具有離子和自由電子的導(dǎo)電層。頻率:

2～30MHz高度：電離層高度：60～300km距離：?jiǎn)翁畲缶嚯x：4000km優(yōu)點(diǎn):①傳播損耗小。②設(shè)備簡(jiǎn)單。③可利用小功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。缺點(diǎn):會(huì)因電離層騷動(dòng)和暴變而極不穩(wěn)定，甚至完全中斷通信。第二十六頁(yè)，共60頁(yè)。三、視距傳播信道：

由發(fā)射天線輻射的電波像光線一樣按直線傳播,直接傳到接收點(diǎn)，這種傳播方式稱為直射波傳播。另外，還有由發(fā)射天線發(fā)射、經(jīng)地面反射到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式，稱為大地反射波傳播。視距傳播是這兩種傳播方式的統(tǒng)稱，在接收點(diǎn)所接收的電波一般是直射波與大地反射波的合成。主要用于超短波及微波通信。頻率:＞30MHz距離：20～50km類型:①地面上的視距傳播。②地面與空中目標(biāo)之間的視距傳播。③空間飛行體之間的視距傳播。特點(diǎn):無(wú)論地面還是還是地空之間視距傳播，其傳播途徑至少有一部分是在對(duì)流層中，必然要受到對(duì)流層的影響，因此，當(dāng)電波在低空大氣層中傳播時(shí)，可能受到地球表面或人為障礙物的影響，引起地波的反射、散射、繞射現(xiàn)象。第二十七頁(yè)，共60頁(yè)。四、無(wú)線電視距中繼信道：它工作在超短波和微波波段，利用定向天線實(shí)現(xiàn)視距直線傳播。頻率:

30MHz～300GHz距離：相鄰中繼站距離40～50km特點(diǎn):①傳播條件穩(wěn)定。②傳輸容量大。③發(fā)射功率小。④通信可靠穩(wěn)定。圖1.4.4無(wú)線電中繼第二十八頁(yè)，共60頁(yè)。五、衛(wèi)星中繼信道：

它是利用衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)地球站之間的通信。類型:

頻率:距離：同步衛(wèi)星距離地面35860km范圍:18000km范圍內(nèi)多點(diǎn)通信特點(diǎn):①傳播特性穩(wěn)定可靠。②傳輸距離遠(yuǎn)。③容量大。④覆蓋地域廣。第二十九頁(yè)，共60頁(yè)。第三十頁(yè)，共60頁(yè)。第三十一頁(yè)，共60頁(yè)。第三十二頁(yè)，共60頁(yè)。第三十三頁(yè)，共60頁(yè)。第三十四頁(yè)，共60頁(yè)。第三十五頁(yè)，共60頁(yè)。第三十六頁(yè)，共60頁(yè)。第三十七頁(yè)，共60頁(yè)。六、對(duì)流層散射信道：它是利用對(duì)流層介質(zhì)中的不均勻體對(duì)無(wú)線電波的散射作用而進(jìn)行的傳播。頻率:100MHz～4GHz距離：傳播距離約600km特點(diǎn):它具有較強(qiáng)的方向性，散射能量主要集中在前方，故稱“前向散射”。第三十八頁(yè)，共60頁(yè)。七、流星余跡散射信道：由于流星經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)產(chǎn)生了很強(qiáng)的電離余跡，它會(huì)對(duì)電磁波進(jìn)行散射。頻率:

30～100MHz距離：傳播距離達(dá)1000km特點(diǎn):流星余跡持續(xù)時(shí)間短，但出現(xiàn)頻繁，可用于建立瞬間通信，只能用于低速存儲(chǔ)和高速突發(fā)的斷續(xù)方式傳輸數(shù)據(jù)。第三十九頁(yè)，共60頁(yè)。

2.4信道傳輸特性

前面我們已經(jīng)講到恒參信道和隨參信道：。恒參信道的主要傳輸特性通?？梢杂闷湔穹?頻率特性和相位-頻率特性來(lái)描述。隨參信道主要具有對(duì)信號(hào)的傳輸衰減隨時(shí)間而變化、信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間而變化、多徑傳播三個(gè)特性。2.4.1恒參信道傳輸特性恒參信道包括衛(wèi)星鏈路和某些視距傳輸鏈路等，它們具有如下一些傳輸特性，且隨時(shí)間變化小。第四十頁(yè)，共60頁(yè)。

一、幅頻特性：無(wú)失真?zhèn)鬏斠蠓l特性與頻率無(wú)關(guān)，即理想的幅頻特性曲線是一條水平直線。但實(shí)際幅頻特性曲線不可能是這種理想形式，總會(huì)產(chǎn)生一定的幅度-頻率畸變，這種現(xiàn)象稱為頻率失真。由于這種失真是線性失真，則由失真引起的相鄰碼元波形之間發(fā)生部分重疊，造成的碼間串?dāng)_，可以用一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)采用均衡技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。f(Hz)30030000衰耗(dB)理想特性典型音頻電話信道特性H(f)Ko第四十一頁(yè)，共60頁(yè)。二、相頻特性：

其傳輸群時(shí)延與頻率無(wú)關(guān)，等于常數(shù)，即理想的相頻特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。但實(shí)際相頻特性曲線也不可能是這種理想形式，總會(huì)產(chǎn)生一定的相位-頻率畸變，這種現(xiàn)象稱為相位失真。對(duì)模擬信號(hào)來(lái)說(shuō),人的聽(tīng)覺(jué)對(duì)相位的反應(yīng)不靈敏,所以相位失真對(duì)傳輸模擬信號(hào)沒(méi)有太大的影響,而幅度失真的影響卻比較大。但對(duì)于傳輸數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，正與此相反，幅度失真的影響不大，相位失真對(duì)數(shù)字傳輸?shù)奈：Ρ容^大，不但波形失真，還會(huì)帶來(lái)碼間干擾。這種失真也是線性失真，則由失真引起的碼間串?dāng)_，也可以用一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償。（曲線圖見(jiàn)下頁(yè)）第四十二頁(yè)，共60頁(yè)。ω()0理想特性理想特性()0實(shí)際特性實(shí)際特性相頻特性群時(shí)延-頻率特性三、其他特性：如非線性失真、頻率偏移、相位抖動(dòng)等，這些因素產(chǎn)生的信號(hào)失真一旦出現(xiàn)，就難以消除。非線性失真：信道輸入輸出信號(hào)的振幅關(guān)系不是直線關(guān)系，是由信道中的元器件特性不理想造成的，它使信號(hào)產(chǎn)生新的諧波分量，造成諧波失真。頻率偏移：是由發(fā)送端和接收端中用于調(diào)制解調(diào)或頻率變換的振蕩器的頻率誤差引起的，它是指信道輸入信號(hào)的頻譜經(jīng)過(guò)信道傳輸后產(chǎn)生了平移。相位抖動(dòng)：也是由這些振蕩器的頻率不穩(wěn)定產(chǎn)生的，對(duì)信號(hào)產(chǎn)生了附加調(diào)制。第四十三頁(yè)，共60頁(yè)。2.4.2隨參信道傳輸特性

隨參信道一般是無(wú)線信道，如依靠天波、地波傳播的無(wú)線電信道、某些視距傳輸信道和各種散射信道等。隨參信道的傳輸特性“時(shí)變”的，這是由于其傳輸媒介是“時(shí)變”的原因。一般來(lái)說(shuō)具有以下共同特性：信號(hào)的傳輸衰減隨時(shí)間而變化。信號(hào)的傳輸時(shí)延隨時(shí)間而變化。多徑傳播。指信號(hào)經(jīng)過(guò)幾條路徑到達(dá)接收端，且每條路徑的長(zhǎng)度（時(shí)延）和衰減都隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。它對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響（多徑效應(yīng)）很大。信號(hào)包絡(luò)因傳播有了起伏的現(xiàn)象稱為衰落。通常把由多徑效應(yīng)引起的衰落稱為快衰落。即使沒(méi)有多徑效應(yīng)，僅有一條無(wú)線電路徑傳播時(shí)，由于路徑上季節(jié)、日夜、天氣等的變化，也會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生衰落現(xiàn)象。這種衰落起伏周期較長(zhǎng)，稱為慢衰落。第四十四頁(yè)，共60頁(yè)。

2.5信道加性噪聲

在通信系統(tǒng)中，總會(huì)存在一些不需要但不可能完全避免的信號(hào)，它隨機(jī)變化，對(duì)正常通信起干擾作用，這就是噪聲。

噪聲可以理解為通信系統(tǒng)中對(duì)有用信號(hào)有害的各種干擾的總稱，分為加性噪聲和乘性噪聲。

加性噪聲：以相加的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行干擾，沒(méi)有傳輸信號(hào)時(shí)依然存在。

乘性噪聲：以相乘的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行干擾，伴隨信號(hào)的存在而存在，信號(hào)消失干擾消失。噪聲對(duì)信號(hào)的干擾體現(xiàn)為：①使模擬信號(hào)失真。②數(shù)字信號(hào)發(fā)生誤碼。③限制信號(hào)的傳輸速率。第四十五頁(yè)，共60頁(yè)。2.5.1噪聲分類一、按來(lái)源分

1.外部噪聲：--由信道引入。自然噪聲。來(lái)自于大自然。由自然界存在的各種電磁波源引起。如：閃電、大氣中的電暴、銀河系噪聲、大氣干擾及宇宙噪聲等。人為噪聲。來(lái)源于人類活動(dòng)造成的其他信號(hào)源。如：電臺(tái)信號(hào)、接觸不良的觸點(diǎn)等，由不希望有的信號(hào)源引起的。

2.內(nèi)部噪聲：--通信系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生。熱噪聲。在導(dǎo)體中電子受熱隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。通常用電壓源表示：散彈噪聲。真空電子管和半導(dǎo)體器件中電子發(fā)射的不均勻性引起。通常用電流源表示：第四十六頁(yè)，共60頁(yè)。二、按性質(zhì)分1.窄帶噪聲：是占有頻率很窄的連續(xù)波噪聲，只存在于特定頻率、特定時(shí)間、特定地點(diǎn)，它的影響有限，可以測(cè)量和防止。2.脈沖噪聲：是突發(fā)性地產(chǎn)生幅度很大、持續(xù)時(shí)間很短、間隔時(shí)間很長(zhǎng)的干擾。其特點(diǎn)是：①突發(fā)性。②持續(xù)時(shí)間短。③出現(xiàn)頻率低。④所占頻譜寬，但隨頻率升高能量降低。因此，對(duì)話音通信的影響較小，但對(duì)數(shù)字通信影響較大。3.起伏噪聲:是以熱噪聲、散彈噪聲和宇宙噪聲為代表的噪聲。其特點(diǎn)是無(wú)論是在時(shí)域還是頻域內(nèi)它們都是普遍存在和不可避免的，是影響通信質(zhì)量的主要因素之一。第四十七頁(yè)，共60頁(yè)。2.5.2主要噪聲一、白噪聲

指功率譜密度在整個(gè)頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。實(shí)際處理中，只要一個(gè)噪聲過(guò)程所具有的頻譜寬度遠(yuǎn)大于其作用的系統(tǒng)的帶寬，且在該帶寬中其頻譜密度基本為常數(shù)，就可以把它當(dāng)白噪聲看待。

理想白噪聲的雙邊功率密度可以表示為：

單位是W/Hz第四十八頁(yè)，共60頁(yè)。二、高斯噪聲：指它的概率密度函數(shù)服從正態(tài)分布。用數(shù)學(xué)式表示為：

正態(tài)概率分布函數(shù)經(jīng)常表示成與誤差函數(shù)相聯(lián)系的形式，誤差函數(shù)的定義式為：

函數(shù)的定義式為：第四十九頁(yè)，共60頁(yè)。三、高斯白噪聲指噪聲的概率密度函數(shù)滿足正態(tài)分布，且功率譜密度為常數(shù)。熱噪聲、散彈噪聲和宇宙噪聲都可近似為高斯白噪聲。在分析計(jì)算通信系統(tǒng)的抗噪聲性能時(shí)，經(jīng)常假定系統(tǒng)信道中的噪聲為高斯白噪聲，原因是：①它可以用具體表達(dá)式表示，便于分析、計(jì)算。②它確實(shí)反映了具體信道中的噪聲情況，比較真實(shí)地代表了信道噪聲的特性。第五十頁(yè)，共60頁(yè)。四、窄帶高斯噪聲當(dāng)高斯噪聲通過(guò)窄帶系統(tǒng)（指系統(tǒng)的頻帶寬度B比起中心頻率來(lái)小很多的通信系統(tǒng)，即B＜＜fc=ωc/2π）時(shí)，就形成窄帶高斯噪聲。它的特點(diǎn)是頻譜局限在中心附近很窄的范圍內(nèi)，其包絡(luò)和相位都在作緩慢的隨機(jī)變化，即：第五十一頁(yè)，共60頁(yè)。

信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾?，有連續(xù)信道和離散信道之分。

2.6信道容量2.6.1

連續(xù)信道容量連續(xù)信道是傳輸連續(xù)消息的信道，其容量由香農(nóng)公式給出，是信息論的基本定理，揭示了信道傳輸信息的能