《通信原理》樊昌信曹麗娜編著第六版課件第4章信道

《通信原理》樊昌信曹麗娜編著第六版課件第4章信道信道概述恒參信道特性變參信道特性信道編碼與解碼信道中的噪聲與干擾contents目錄CHAPTER信道概述01信道的定義與分類(lèi)信道的定義信道是通信系統(tǒng)中傳輸信息的媒介或通道，負(fù)責(zé)傳輸信號(hào)，使發(fā)送端輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成接收端輸入的信號(hào)。信道分類(lèi)信道可以根據(jù)傳輸介質(zhì)、工作頻段、多路復(fù)用方式等進(jìn)行分類(lèi)，如有線信道和無(wú)線信道、頻分信道和時(shí)分信道等。理想信道模型是一種簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，用于描述信號(hào)在信道中傳輸時(shí)不會(huì)發(fā)生任何畸變或失真。實(shí)際信道模型考慮了信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到的各種干擾和衰減，如熱噪聲、失真、多徑效應(yīng)等。信道的數(shù)學(xué)模型實(shí)際信道模型理想信道模型信道容量是描述信道傳輸信息能力的物理量，表示在給定信噪比條件下，信道能夠達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。信道容量的定義香農(nóng)公式是計(jì)算信道容量的基本公式，表示了信道容量與信號(hào)帶寬、信噪比之間的關(guān)系，是通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。香農(nóng)公式信道容量CHAPTER恒參信道特性02信號(hào)失真恒參信道對(duì)信號(hào)的傳輸過(guò)程中，可能會(huì)引起信號(hào)的失真，影響信號(hào)的完整性。信號(hào)衰減恒參信道中的傳輸介質(zhì)會(huì)對(duì)信號(hào)造成衰減，導(dǎo)致信號(hào)幅度減小。信號(hào)延遲恒參信道中的傳輸介質(zhì)可能會(huì)引起信號(hào)的延遲，導(dǎo)致信號(hào)到達(dá)時(shí)間延長(zhǎng)。恒參信道對(duì)信號(hào)的影響如雙絞線、同軸電纜等，其特性參數(shù)在一定范圍內(nèi)保持恒定。有線信道如衛(wèi)星通信信道，其特性參數(shù)受環(huán)境影響較小，相對(duì)較為穩(wěn)定。無(wú)線信道典型恒參信道恒參信道的帶寬決定了信號(hào)傳輸速率和信息容量。帶寬恒參信道中的信號(hào)衰減程度，影響信號(hào)傳輸距離和接收信號(hào)強(qiáng)度。衰減恒參信道引起的信號(hào)延遲時(shí)間，影響信號(hào)的同步和定時(shí)性能。時(shí)延恒參信道性能指標(biāo)CHAPTER變參信道特性03信號(hào)失真變參信道中的信號(hào)傳輸會(huì)受到信道特性的影響，導(dǎo)致信號(hào)失真。信號(hào)衰減信道參數(shù)的變化可能導(dǎo)致信號(hào)能量衰減，影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量。信號(hào)延遲由于信道參數(shù)的變化，信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生延遲。變參信道對(duì)信號(hào)的影響03音頻傳輸信道音頻傳輸信道受到環(huán)境噪聲、傳輸介質(zhì)等因素的影響，表現(xiàn)出變參特性。01無(wú)線移動(dòng)信道由于移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)性和環(huán)境因素，無(wú)線移動(dòng)信道具有時(shí)變特性。02光纖信道光纖信道中的折射率、光強(qiáng)等參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致信號(hào)傳輸特性變化。典型變參信道傳輸帶寬變參信道在傳輸信號(hào)時(shí)需要足夠的帶寬來(lái)保證信號(hào)質(zhì)量。誤碼率變參信道可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸中出現(xiàn)誤碼，需要通過(guò)技術(shù)手段降低誤碼率。傳輸速率變參信道限制了信號(hào)的傳輸速率，以保證信號(hào)的傳輸質(zhì)量。變參信道性能指標(biāo)CHAPTER信道編碼與解碼04信道編碼原理信道編碼是一種通過(guò)增加冗余信息來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的技術(shù)。02信道編碼器將輸入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，通過(guò)增加額外的信息位，使得在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)能夠被檢測(cè)和糾正。03常見(jiàn)的信道編碼原理包括線性分組碼、循環(huán)碼、卷積碼等。01循環(huán)碼一種糾錯(cuò)碼，其碼字具有循環(huán)移位的性質(zhì)，即任何一個(gè)碼字循環(huán)移位后仍然是另一個(gè)有效的碼字。卷積碼將輸入的信息位進(jìn)行一定的變換，生成具有一定約束關(guān)系的碼字序列。線性分組碼將信息位按照一定的規(guī)則分成若干組，每組包含一定數(shù)量的信息位和校驗(yàn)位，通過(guò)線性組合的方式進(jìn)行編碼。常見(jiàn)信道編碼方法硬判決解碼根據(jù)接收到的信號(hào)的幅度或相位信息進(jìn)行判決，確定碼元的值。軟判決解碼利用接收到的信號(hào)的幅度和相位信息，通過(guò)一定的算法進(jìn)行解碼，以獲得更高的解碼性能。信道解碼方法CHAPTER信道中的噪聲與干擾05VS由自然現(xiàn)象引起的噪聲，如雷電、風(fēng)暴等。人工噪聲由人為因素產(chǎn)生的噪聲，如機(jī)械振動(dòng)、電磁干擾等。自然噪聲噪聲的分類(lèi)與特性噪聲的分類(lèi)與特性隨機(jī)性幅度分布相關(guān)性噪聲的幅度分布通常服從某種概率密度函數(shù)。不同時(shí)間點(diǎn)的噪聲之間可能存在相關(guān)性。噪聲的出現(xiàn)是隨機(jī)的，無(wú)法預(yù)測(cè)。干擾的來(lái)源與影響來(lái)自相鄰信道的信號(hào)干擾。鄰近信道干擾由遠(yuǎn)端信號(hào)通過(guò)信道傳播到接收端的干擾。遠(yuǎn)端干擾內(nèi)部干擾由通信系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的干擾。要點(diǎn)一要點(diǎn)二誤碼率增加干擾導(dǎo)致接收端誤碼率上升。干擾的來(lái)源與影響干擾限制了通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。干擾導(dǎo)致語(yǔ)音或視頻通話質(zhì)量下降。數(shù)據(jù)速率下降通信質(zhì)量下降干擾的來(lái)源與影響通過(guò)提高發(fā)送信號(hào)的功率或降低接收機(jī)噪聲功率來(lái)提高信噪比，從而提高通信質(zhì)量。信噪比提升頻域抗干擾技術(shù)時(shí)域抗干