現(xiàn)代通信系統(tǒng)概論課件 第1章

第一章緒論1.1通信發(fā)展史1.2通信的基本概念

1.1通信發(fā)展史

1.1.1電信技術(shù)的發(fā)展簡史

1.古代通信

利用自然界的基本規(guī)律和人的基礎(chǔ)感官（視覺、聽覺等）可達(dá)性建立通信系統(tǒng)，是人類基于需求的最原始通信方式。各種通信方式，隨著人類科技的發(fā)展，有的消散在歷史的潮流中，有的依然在使用，其時間跨度達(dá)到4000多年。1840年5月6日，英國發(fā)行了世界上第一枚郵票——“一便士黑票”，見圖1-1。

圖1-1世界上第一枚郵票

2.近現(xiàn)代通信

以電磁技術(shù)為起始，是電磁通信和數(shù)字時代的開始。

1835年，美國雕塑家、畫家、科學(xué)愛好者塞繆爾·莫爾斯（SamuelMorse）成功地研制出世界上第一臺電磁式（有線）電報機(jī)，如圖1-2所示。１

圖1-2第一臺電磁式電報機(jī)

1843年，美國物理學(xué)家亞歷山大·貝思（AlexanderBain）根據(jù)鐘擺原理發(fā)明了傳真機(jī)，如圖1-3所示。圖1-3傳真機(jī)

1875年，蘇格蘭青年亞歷山大·貝爾（A.G.Bell）發(fā)明了世界上第一臺電話機(jī)。并于1876年申請了發(fā)明專利。1878年在相距300km的波士頓和紐約之間進(jìn)行了首次長途電話實(shí)驗(yàn)，并獲得了成功，如圖1-4所示。

圖1-4首次長途電話

1892年，美國人A.B.史端喬（AlmonB.Strowger）發(fā)明了世界上第一部自動交換機(jī)，這是一臺步進(jìn)式IPM電話交換機(jī)，如圖1-5所示。

圖1-5自動交換機(jī)

1901年，意大利工程師馬可尼發(fā)明火花隙無線電發(fā)報機(jī)，如圖1-6所示，成功發(fā)射穿越大西洋的長波無線電信號。圖1-6無線電發(fā)報機(jī)

1973年，美國摩托羅拉公司的馬丁?庫帕博士發(fā)明第一臺便攜式蜂窩電話，也就是我們所說的“大哥大”。一直到1985年，才誕生出第一臺現(xiàn)代意義上的、真正可以移動的電話，即“肩背電話”，如圖1-7所示。

圖1-7第一個蜂窩移動電話

在模擬PSTN形態(tài)的基礎(chǔ)上，形成了綜合數(shù)字網(wǎng)（IDN）網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，在此過程中有一系列成就：

●統(tǒng)一了話音信號數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)；

●用數(shù)字傳輸系統(tǒng)代替模擬傳輸系統(tǒng)；

●用數(shù)字復(fù)用器代替載波機(jī)；

●用數(shù)字電子交換機(jī)代替模擬機(jī)電交換機(jī)；

●發(fā)明了分組交換機(jī)。

3.當(dāng)代通信

當(dāng)代通信是移動通信和互聯(lián)網(wǎng)通信時代。

這個時代的特征是，形成了高速數(shù)字化通信、全球互聯(lián)、各種業(yè)務(wù)融合，通信技術(shù)與計算機(jī)、人工智能、自動化等技術(shù)的融合，極大地促進(jìn)了人類社會的發(fā)展。

1.1.2通信發(fā)展趨勢

1.寬帶化

寬帶化主要是使通信線路所傳輸?shù)臄?shù)字信號的比特率逐漸升高。

2.4W化

4W（Who、What、Where、When)是指任何人任何事物在任何時候任何地點(diǎn)都可以建立起相互的聯(lián)系。

3.智能化

智能網(wǎng)業(yè)務(wù)將會被廣泛使用，它是在原有通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上為用戶提供新業(yè)務(wù)而設(shè)置的附加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它的最大特點(diǎn)是將網(wǎng)絡(luò)的交換功能與控制功能分開。

4.安全化

模擬信號傳遞的信息更容易被竊取，數(shù)字化之后增加了保密性，同時現(xiàn)在的通信越來越重視信息的加密算法。量子通信技術(shù)將為保密通信提供技術(shù)保障。

1.2通信的基本概念1.2.1消息、信息、信號消息是表達(dá)客觀物質(zhì)運(yùn)動和主觀思維活動的狀態(tài)，指報道事情的概貌而不講述詳細(xì)的經(jīng)過和細(xì)節(jié)，以簡要的語言文字迅速傳播新近事實(shí)的新聞體裁，也是最廣泛、最經(jīng)常采用的新聞基本體裁，如文字、語言、圖像等。消息傳遞過程即是消除不確定性的過程：收信前，收信者存在不確定（疑問），不知消息的內(nèi)容；干擾使收信者不能判定消息的可靠性；收信者得知消息內(nèi)容后，消除原先的“不確定”。消息的三個特點(diǎn)是：真實(shí)性、實(shí)效性、傳播性。

信息指的是消息中所包含的具體的內(nèi)容。信息與消息的關(guān)系是：形式上傳輸消息，實(shí)質(zhì)上傳輸信息；消息具體，信息抽象；消息是表達(dá)信息的工具，信息載荷在消息中，同一

信息可用不同形式的消息來載荷；消息可能包含豐富的信息，也可能包含很少的信息。

信號（也稱為訊號）是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。

1.2.2信息及其度量

1.消息的統(tǒng)計特性

消息可以是離散消息，也可以是連續(xù)消息。產(chǎn)生離散消息的信源被稱為離散信源，產(chǎn)生連續(xù)消息的信源被稱為連續(xù)信源。

設(shè)離散信源包含有n種符號，即x1，x2，…，xn的集合，每個符號出現(xiàn)的概率分別為P(x1)，P(x2)，…，P(xn)，則可以用概率場：

來表示離散信源。例如，英語中26個字母以及單詞間空格的出現(xiàn)概率如表1-l所示，漢字電報的十進(jìn)制數(shù)字代碼中，數(shù)字0～9的出現(xiàn)概率如表1-2所示。

在大多數(shù)情況下，離散信號中各符號之間并不相互獨(dú)立，而往往存在著一定的關(guān)聯(lián)。即當(dāng)前符號出現(xiàn)的概率與先前出現(xiàn)的符號有關(guān)，由此必須用條件概率來描述離散消息。為了簡化，通常只考慮前一個符號對后一個符號的影響。這是一個馬爾可夫鏈問題，可以用轉(zhuǎn)移概率矩陣來描述，即

2.信源信息的信息量

由概率論我們知道，事件的不確定程度可以用其出現(xiàn)的概率來描述。也就是說，消息中的信息含量與消息發(fā)生的概率有關(guān)，消息出現(xiàn)的概率越小，則此消息攜帶的信息就越

多。

哈特萊首先提出采用消息出現(xiàn)概率的對數(shù)測度作為離散消息的信息度量單位。即某離散消息xi所攜帶的信息量為

式中，P（xi）為該消息發(fā)生的概率。當(dāng)a為2時，信息量單位稱為比特（bit）；當(dāng)a為e時，信息量單位稱為奈特（nit）；當(dāng)a為10時，信息量的單位為笛特（Det）。目前應(yīng)用最為廣泛的單位是比特。

例1-1已知二元離散信源只有“0”、“1”兩種符號，若“0”出現(xiàn)概率為1/3，求出現(xiàn)“1”的信息量。

解：由于全概率為1，因此出現(xiàn)“1”的概率為2/3。由信息量定義式（1-3）可知，出現(xiàn)“l(fā)”的信息量為

例1-2求英文字母e和j的信息量。

解：由表2-1可知e的出現(xiàn)概率為0.105，故其信息量為

j的出現(xiàn)概率為0.001，故其信息量為

如果消息由一串符號構(gòu)成，且假設(shè)各符號的出現(xiàn)互相統(tǒng)計獨(dú)立，離散信源的概率場如式（1-1）所示，則根據(jù)信息相加性概念，整個消息的信息量為

例1-3某離散信源由0、1、2、3四種符號組成，其概率場為

求消息201020130213001203210100321010023102002010312的信息量。

解：此消息總長為45個符號，其中0出現(xiàn)18次，1出現(xiàn)11次，2出現(xiàn)10次，3出現(xiàn)6次。由式（1-4）可求得此消息的信息量為

3.信源信息的平均信息量

通常通信中傳輸?shù)南⒍己荛L，那么用符號出現(xiàn)概率來計算消息的信息量顯然是比較麻煩的，此時我們可以用平均信息量的概念來計算。所謂平均信息量，是指每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值，因此N個符號的離散消息源的平均信息量可用下式表示：

例1-4計算例1-3中信源的平均信息量。

解：由式（1-5）得

注意，用上述平均信息量可計算出例1-3中消息的總信息量為

這里的總信息量與例1-3算得的結(jié)果并不完全相同，其原因是例1-3的消息序列還不夠長，各符號出現(xiàn)的頻次與概率場中給出的概率并不相等。隨著序列長度增大，其誤差將趨于零。

當(dāng)離散信源中每個符號等概出現(xiàn)，而且各符號的出現(xiàn)為統(tǒng)計獨(dú)立時，該信源的平均信息量最大。此時最大熵為

例如：例1-3中信源的四種符號為等概率，即每個符號的概率均為1/4，則平均信息量為

若消息中各符號的出現(xiàn)統(tǒng)計相關(guān)，則式（1-5）將不再適用，具體可參見相關(guān)書籍。

1.2.3通信系統(tǒng)組成模型

傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和稱為通信系統(tǒng)。一個簡單的通信系統(tǒng)模型如圖1-8所示。圖1-8通信系統(tǒng)模型

（1）信息源和收信者

在通信系統(tǒng)中，根據(jù)信息源輸出信號的性質(zhì)不同可分為模擬信源和離散信源。模擬信源（如電話機(jī)、電視攝像機(jī)）輸出連續(xù)幅度的信號；離散信源（如電傳機(jī)、計算機(jī)）輸出離散的符號序列或文字。模擬信源可通過抽樣和量化變換為離散信源。隨著計算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，離散信源的種類和數(shù)量愈來愈多。隨著信息源和接收者不同，信息速率在很大范圍內(nèi)變化。

（2）發(fā)送設(shè)備

信息的傳輸媒介多種多樣，如電纜、光纖、微波等。發(fā)送設(shè)備的基本功能就是將信源和傳輸媒介匹配起來，即將信源產(chǎn)生的信號變換為便于傳送的信號形式，送往傳輸媒介。

（3）傳輸媒介

傳輸媒介是用于連接發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的部分，它可以是無線的，也可以是有線的（包括光纖），有線和無線均有多種傳輸媒介形式。

（4）接收設(shè)備

接收設(shè)備的功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，它的任務(wù)是從帶有干擾的信號中正確恢復(fù)出原始信號來。

由于信源有模擬和數(shù)字兩類，因此通信系統(tǒng)相應(yīng)地也分成兩類，即模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，模擬信號可以通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號并在數(shù)字通信

系統(tǒng)中傳輸，當(dāng)然在接收端再通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換后還原成模擬信號。

對于模擬通信系統(tǒng)，消息的傳輸需要包含兩種重要的變換，第一種是在發(fā)送端將連續(xù)的消息變換成連續(xù)的電信號（簡稱模擬信號），在接收端再將電信號反變換成連續(xù)的消

息。這種變換設(shè)備是一種換能器，如將聲能或光能轉(zhuǎn)換成電能。大多數(shù)的傳輸信道不適合于模擬信號的直接傳輸，這主要是因?yàn)槟M信號多為低通型（信號的最低頻率幾乎為零）信號而大多數(shù)的信道卻為帶通型（低頻率和高頻率都受限制）。

因此，模擬通信系統(tǒng)中就有第二種重要的變換：將低通型信號轉(zhuǎn)換成其頻帶適合于在帶通型信道中傳輸?shù)男盘枺⒃诮邮斩诉M(jìn)行相反變換。這種變換與反變換在通信中被稱為調(diào)制與解調(diào)。經(jīng)過調(diào)制后的信號稱為已調(diào)信號，它應(yīng)有兩個基本特性：一是攜帶有消息，二是適應(yīng)在信道中傳輸。通常，我們將調(diào)制前和解調(diào)后的信號稱為基帶信號。

因此，一個模擬通信系統(tǒng)的模型可由圖1-8略加改變后得到，如圖1-9所示。由圖1-9可以得出，模擬通信所涉及的基本問題應(yīng)包括：

①收發(fā)兩端的換能過程及基帶信號的特性。

②調(diào)制解調(diào)原理。

③信道與噪聲的特性及其對信號傳輸?shù)挠绊憽?/p>

④在有噪聲情況下的系統(tǒng)性能等。圖1-9模擬通信系統(tǒng)模型

綜上所述，數(shù)字通信系統(tǒng)的模型如圖1-10所示。圖中沒有給出數(shù)字通信系統(tǒng)的同步環(huán)節(jié)。當(dāng)然，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，并非一定要包括如圖1-10中所示的所有環(huán)節(jié)。

１

歸納起來，圖1-10所示的數(shù)字通信系統(tǒng)其主要研究的基本問題為：

①收發(fā)兩端的換能過程、模擬信號數(shù)字化以及數(shù)字基帶信號的特性。

②數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理。

③信道和噪聲的特性及其對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊憽?/p>

④抗信道干擾的差錯控制編碼，即信道編碼問題。

⑤數(shù)字通信的保密性。

⑥通信系統(tǒng)的同步問題（包括載波同步、位同步、網(wǎng)同步）。

此外還需要補(bǔ)充說明兩點(diǎn)：

第一，以上所給出的是一個點(diǎn)到點(diǎn)的單向通信系統(tǒng)，但在大多數(shù)場合下，信源兼為收信者，通信的雙方需要隨時交流信息，因而要求雙向通信；

第二，在許多情況下，一個通信系統(tǒng)是可以進(jìn)行多路信號的傳輸，這時系統(tǒng)中將包括多路信號復(fù)用器和分路器，常用的多路信號的復(fù)用方式有頻分復(fù)用、時分復(fù)用和碼分復(fù)用。

1.2.4通信系統(tǒng)的分類

1.按消息的物理特征分類

根據(jù)消息的物理特征的不同，有電報通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)等各種通信系統(tǒng)。這些通信系統(tǒng)可以是專用的，但通常是兼容的或并存的。由于

電話通信最為發(fā)達(dá)，因而其他通信常常借助于公共的電話通信系統(tǒng)進(jìn)行。

2.按調(diào)制方式分類

根據(jù)是否采用調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和調(diào)制傳輸?；鶐鬏斒菍⑽唇?jīng)調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話、數(shù)字信號基帶傳輸?shù)取Ｕ{(diào)制傳輸是對各種信號變換方

式后傳輸?shù)目偡Q，調(diào)制的目的有以下三個方面：

①將消息變換為便于傳送的形式。

②提高性能，特別是抗干擾能力。

③有效地利用頻帶。

各種調(diào)制方式正是為了達(dá)到這些目的而發(fā)展起來的。調(diào)制方式很多，表1-3給出一些常見的調(diào)制方式，我們將陸續(xù)詳細(xì)講述它們的原理。應(yīng)當(dāng)指出，在實(shí)際使用時常常采用復(fù)

合的調(diào)制方式，即用不同調(diào)制方式進(jìn)行多級調(diào)制。

3．按傳輸信號的特征分類

變換后的信號與原信號之間必須建立一一對應(yīng)關(guān)系，否則在收端就無法恢復(fù)出原來的消息。調(diào)制時消息攜帶在正弦波或脈沖序列的某個參量或幾個參量上，按參量的取值方式

可將信號分為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號中參量的取值范圍是連續(xù)的，因此可有無限多個取值。

按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成兩類，即模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信在近20年來得到了迅速發(fā)展，其原因是：

①抗干擾能力強(qiáng)。

②便于進(jìn)行各種數(shù)字信號處理，有利于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。

③易于實(shí)現(xiàn)集成化。

④功耗低、體積小。

⑤保密性強(qiáng)。

⑥采用時分多路復(fù)用，可省去大量的濾波器。

4．按傳送信號的復(fù)用方式分類

傳送多路信號有三種復(fù)用方式，即頻分復(fù)用、時分復(fù)用、碼分復(fù)用。頻分復(fù)用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據(jù)不同的頻率范圍；時分復(fù)用是用脈沖調(diào)制的方法使不同信號占據(jù)不同的時間區(qū)間；碼分復(fù)用則是用一組正交的脈沖序列分別攜帶不同信號。

5．按傳輸媒介分類

按傳輸媒介，通信系統(tǒng)可分為有線通信（包括光纖）和無線通信兩類。所謂有線通信，是指消息傳遞是用導(dǎo)線來完成的通信方式；所謂無線通信，是指利用無線電波或其他物理波在空間的傳播方式來傳遞消息的方法。表1-4中列出了常用的傳輸媒介及其主要用途。

1.2.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

通信的任務(wù)是傳遞信息，因此傳輸信息的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)最主要的質(zhì)量指標(biāo)。有效性是指在給定信道內(nèi)能傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，而可靠性是指接收信息的準(zhǔn)確程

度。這兩者是相互矛盾而又相互聯(lián)系的，通常也是可以互換的。

對于數(shù)字通信系統(tǒng)，有效性可用信息傳輸速率來衡量。二進(jìn)制數(shù)字消息的信息速率用b/s（比特/秒）作單位。比特（bit）是信息量單位，當(dāng)二進(jìn)制數(shù)字0、l取值等概率時，傳送一個二進(jìn)制數(shù)字其信息量就等于1bit。信息速率常稱比特率，如比特率為1200b/s，意味著每秒傳送1200個二進(jìn)制脈沖。顯然，當(dāng)信道一定時，信息速率愈高，有效性也就愈好。為了提高有效性，可以采用多進(jìn)制傳輸，此時每個碼元攜帶的信息量超過lbit。

若碼元速率為Rs，信息速率為Rb，每個碼元有M種可能采用的符號，即M進(jìn)制碼元，則它們之間的關(guān)系為

或

數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性也可用頻譜利用率來表示。所謂頻譜利用率，是指在單位帶寬（1Hz）內(nèi)的信息傳輸速率，即

數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性可用差錯率來衡量。誤比特率為

誤碼元率為

有時將誤比特率稱為誤信率，誤碼元率稱為誤符號率或誤碼率。

顯然，在二進(jìn)制中有

1.2.6信道與噪聲

正如圖1-8所示的通信系統(tǒng)模型所指出的那樣，信道是任何一個通信系統(tǒng)必不可少的組成部分，而信道中存在的噪聲又是不可避免的，因而，對信道與噪聲的認(rèn)識往往是研究

通信問題的基礎(chǔ)。

1.信道的定義

信道是指用于傳輸信號的媒介。目前可用于信號傳輸?shù)拿浇楦爬ㄈ缦拢?/p>

①架空明線。

②同軸電纜。

③中長波地表波傳播。

④超短波及微波視距傳播（包括人造衛(wèi)星中繼）。

⑤短波電離層反射。

⑥超短波流星余跡散射。

⑦超短波及微波對流層散射。

⑧超短波電離層散射。

⑨超短波超視距繞射。

⑩毫米波波導(dǎo)傳播。

光導(dǎo)纖維。

光波視距傳播。

應(yīng)該說，信道的這種定義是直觀的。但從研究消息傳輸?shù)挠^點(diǎn)來說，我們所關(guān)心的只是如1.2.3小節(jié)所指出的基本問題，因而，信道的范圍還可以擴(kuò)大。它除包括傳輸媒介外，

還可能包括有關(guān)的轉(zhuǎn)換器（如發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線與天線、調(diào)制器、解調(diào)器等）。我們稱這種擴(kuò)大范圍的信道為廣義信道，而把僅指傳輸媒介的信道稱為狹義信道。在討論通信的一般原理時，通常采用的是廣義信道。

在通信原理中，我們常常遇見的廣義信道之一就是所謂的調(diào)制信道。調(diào)制信道是從研究調(diào)制與解調(diào)的基本問題出發(fā)而構(gòu)成的，它的范圍是從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端。

同樣的道理，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，如果我們僅著眼于編碼和譯碼問題，則可得另一種廣義信道——編碼信道。

調(diào)制信道和編碼信道的示意圖見圖1-11。

圖1-11調(diào)制信道與編碼信道

應(yīng)該指出，狹義信道（傳輸媒介）是廣義信道十分重要的組成部分。事實(shí)表明，通信效果的好壞，在很大程度上將依賴于狹義信道的特性。因而，在研究信道的一般特性時，“傳輸媒介”是討論的重點(diǎn)。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際的需要，有時除重點(diǎn)關(guān)心傳輸媒介外，還應(yīng)該考慮到其他組成部分的有關(guān)特性。

為敘述方便，以下均把廣義信道簡稱為信道，此時的通信模型可以簡化為如圖1-12所示。圖1-12通信系統(tǒng)簡化模型

2.信道模型

為表述信道的一般特性，我們先來引入信道的模型，如圖1-13所示。圖中，x(t)為信道的輸入信號，y(t)為信道的輸出信號，k(t)為依賴于信道的特性，n(t)為加性噪聲（或稱加

性干擾）。根據(jù)信道模型，信道的輸出y(t)可表示為

k(t)乘x(t)就反映信道特性對x(t)的最終作用。k(t)的存在，對x(t)來說是一種干擾，故可稱k(t)是乘性干擾。

圖1-13信道模型

由此可見，信道對信號的影響可歸結(jié)到兩點(diǎn)：一是由于乘性干擾k(t)的存在，二是由于加性干擾n(t)的存在。如果我們了解了k(t)與n(t)的特性，則信道對信號的具體影響就能

搞清楚。不同特點(diǎn)的信道，僅反映信道模型有不同特性的k(t)及n(t)而已。

乘性干擾k(t)一般是一個復(fù)雜的函數(shù)，它可能包括各種線性畸變、非線性畸變、衰落畸變等，而且往往只能用隨機(jī)過程加以表述，這是由于網(wǎng)絡(luò)的遲延特性和損耗特性隨時間在做隨機(jī)變化的原因。但是，經(jīng)大量觀察表明，有些信道的k(t)基本不隨時間變化，也就是說，信道對信號的影響是固定的或變化極為緩慢的。而有些信道卻不然，它們的k(t)是隨機(jī)快變化的，因此，分析研究乘性干擾k(t)時，在相對的意義上可把信道分為兩大類：一類稱為恒（定）參（量）

信道，即它們的k(t)可看成不隨時間變化或基本不變化的；另一類稱為隨（機(jī)）參（量）信道，它便是非恒參信道的統(tǒng)稱，或者說它的k(t)是隨機(jī)快變化的。通常，把上一節(jié)列舉的前四種和最后三種傳輸媒介所構(gòu)成的信道歸于恒參信道，而其他傳輸媒介所構(gòu)成的信道就歸于隨參信道。

3.信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊?/p>

信道特性指的是信道的傳輸特性。傳輸特性通常可用幅度-頻率特性及相位-頻率特性來表征。因此，在原理上講只要得到了這個網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性，就可求得信號通過信道后

的變化規(guī)律。

1）幅度-頻率畸變

幅度-頻率特性簡稱幅頻特性，是指在不同頻率時信道的輸入輸出關(guān)系。理想信道的幅頻特性應(yīng)是一條水平直線。

幅度-頻率畸變是由信道的幅度-頻率特性的不理想所引起的。導(dǎo)致畸變的原因是，在信道中可能存在各種濾波器、電容和電感元器件等。由于這些元器件的存在，通常導(dǎo)致

信道傳輸通帶特性的高頻段和低頻段衰耗逐步增加，如圖1-14所示。

圖1-14信道的衰減特性

2）相位-頻率畸變（群遲延畸變）

相位-頻率特性簡稱相頻特性，是指不同頻率在信道中的傳輸延時關(guān)系。理想信道的相頻特性應(yīng)是一條直線。

相位-頻率畸變是指信道的相移-頻率特性偏離線性關(guān)系所引起的畸變。與幅度-頻率畸變一樣，相位-頻率畸變主要來自于濾波器和電抗器件。尤其在信道頻帶的邊緣，由于衰耗特性陡峭引起的相頻畸變更嚴(yán)重。

信道的相位-頻率特性還經(jīng)常采用群遲延-頻率特性（簡稱群遲延特性）來衡量。所謂群遲延特性，便是相位-頻率特性對頻率的導(dǎo)數(shù)，若相位-頻率特性用φ(ω)表示，則群遲

延-頻率特性τ(ω)為

顯然，如果φ(ω)呈現(xiàn)線性關(guān)系，則τ(ω)將是一條水平直線，見圖1-15所示。此時，信號的不同頻率成分將有相同的遲延，因而信號經(jīng)過傳輸后不發(fā)生畸變。但實(shí)際的信道特

性總是偏離如圖1-15所示的特性的，例如，一個典型的電話信道的群遲延-頻率特性示于圖1-16。不難看出，當(dāng)非單一頻率的信號通過信道時，信號頻譜中的不同頻率分量將有不

同的遲延（使它們的到達(dá)時間先后不一），從而引起信號的畸變。

圖1-15理想相頻特性和群遲延特性

圖1-16話音通道群遲延特性

3）加性噪聲的類型

加性噪聲通常