2. 1 第三章 信 道 3.1 引言 3.4 随参信道 3.2 信道数学模型 3.5 信道容量 3.3 恒参信道 本演示文稿可能包含观众讨论和即 席反应。使用 PowerPoint 可以 跟踪演示时的即席反应， 在幻灯片放映中，右键单击鼠标 请选择 “ 会议记录 ” 选择 “ 即席反应 ” 选项卡 必要时输入即席反应 单击 “ 确定 ” 撤消此框 此动作将自动在演示文稿末尾创建 一张即席反应幻灯片，包括您的 观点。

3. 2 3.1 引言 信道是信号的传输媒质 有线信道：明线，对称电缆，同轴电缆， 光缆。 无线信道：地波传播，短波电离层反射， 超短波或微波视距中继，人造卫星中继， 各种散射信道。 包括有关的变换装置的信道为广义信道

4. 3 调制信道 编码信道 狭义 广义

5. 4 3.2 信道数学模型  调制信道模型 1 ）有一对（或多对）输入端和一对（或多对） 输出端 2 ）线性（满足叠加原理） 3 ）有迟延，有（固定的或时变的）损耗 4 ）即使没有信号输入，在信道的输出端仍有 一定功率输出 时变线性 网络 ei（t）ei（t） eo（t）eo（t）

6. 5 e o (t)=f[e i (t)]+n( ｔ ) 假定 f[e i (t)] ＝ｋ ( ｔ ) ｅ ｉ ( ｔ ) e o (t)= ｋ ( ｔ )e i (t)+n( ｔ ) ｎ（ｔ），加性噪声，独立于ｅ ｉ （ｔ） ｋ（ｔ），乘性干扰，依赖于网络的特性 ｋ（ｔ）基本不随时间变化 — 恒参信道 ｋ（ｔ）随机快变化 — 随参信道

7. 6 ２. 编码信道模型 编码信道对信号的影响是一种数字序列的 变换 编码信道模型可以用数字的转换概率来描 述 ０ ０ １ １ p(0/0),p(1/0),p(0/1),p(1/1) 信道转换概率，由编码 信道的特性所决定 P(0/0)=1-P(1/0) P(1/1)=1-P(0/1) P(0/0) P(1/0) P(0/1) P(1/1) 二进制编码 信道模型

8. 7 3.3 恒参信道 架空明线 平行而相互绝缘的架空裸线，损耗低， 易受天气影响。 电缆 对称电缆 损耗大，传输特性比较稳定。 同轴电缆 比双绞线屏蔽性更好，高带 宽，极好的噪声抑制特性 中长波地波传播 超短波及微波视距传播 人造卫星中继 光导纤维

9. 8 有线信道 媒质的频 率传输范 围

10. 9 中长波地波传播 地球表面是有电阻的导体，当电磁波在 它上面行进时，有一部分电磁能量被消 耗，频率越高，地面波损耗越大。地面 波传播适用于长波。 地面 地面波 地面 空间波 直射 波 反射波 发收 地波

11. 10 天波 电离层 <20Km 对流层 >50Km 电离层

12. 11 超短波及微波视距传播 地面波衰减极大，天波又会穿透电离层， 只能采用空间波方式 终端 中继

13. 12 人造卫星中继 轨道在赤道平面，赤道上方 36000Km ， 绕地球一周 24 小时，同步通信卫星。

14. 13 光导纤维 当光通过一种介质转入另一种介质时， 光线发生折射，如果入射角大于一个临 界值，光线将完全反射。 光源 完全内部 反射

15. 14 恒参信道对信号传输的影响 幅度 — 频率畸变 使传输信号的幅度随频率发生畸变，引 起信号波形失真，对数字信号引起码间 串扰。 改善 加线性补偿网络， “ 均衡 ” 300 1100 Hz 典型音频电话信道的相对衰耗

16. 15 相位 — 频率畸变 相频畸变对模拟话音通信影响不显著，但 对高速数字信号引起码间串扰。 相 — 频特性还经常采用群迟延 — 频率特性 来衡量 理想的群迟延 — 频率特性，对不同的频率 成分有相同的群迟延，不会使信号发生畸 变

17. 16 理想的相 — 频及群迟延 — 频率特性 k

18. 17 3.4 随参信道 短波电离层反射信道 电离层对电磁波的吸收损耗与层中电子 密度成比例，电离层的电子密度随昼夜、 季节剧烈变化。 对流层散射信道 由于大气湍流运动等原因产生了不均匀 性，引起电波的散射。

19. 18 对流 层微 波散 射信 道

20. 19 无线信道的 频率范围与 应用

21. 20 随参信道传输媒质特点 对信号的衰耗随时间而变化 传输的时延随时间而变化 多径传播 由发射点出发的电波可能经 多条路径到达接收点。 发收 电离层 多径传播后的接收 信号将是衰减和时 延随时间变化的各 路径信号的合成

22. 21 设发射波为 n 条路径传播后的接收 信号为 R （ t ） —— 第 i 条路径的接收信号振幅 —— 第 i 条路径的传输时延

23. 22 设 由于 ， 缓慢变化，故 及 也缓慢变化，所以， R （ t ）可 视为一个窄带高斯过程。 高斯随机变量

24. 23 多径传播使确定的载波信号变为包络和相 位受到调制的窄带信号，称为衰落信号。 多径传播引起了频率弥散。

25. 24 多径传播还可能发生频率选择性衰落 设多径传播的路径有两条，到达接收点的 两路信号具有相同的强度和一个相对时延 差。 令发射信号为 f （ t ），到达接收点的两条 路径信号分别为 固定时延， 两条路径信号的相对时延差

26. 25 接收信号 两径传播的传输特性 为

27. 26 频率的选择性衰落

28. 27 传播极点 传播零点 当一个传输波形的频谱宽于 1/τ(t) ，传输波形 的频谱将受到畸变。 多径传播，最大多径时延差 为相邻传输零点的频率间隔 —— 多径传播媒质的相关带宽 为了不引起明显的选择性衰落，传播信号的频 带必须小于多径传输媒质的相关带宽

29. 28 随参信道特性的改善 —— 分集接收 快衰落信道中接收的信号时到达接收机 的各径分量的合成，如果在接收端同时 获得几个不同路径的信号，将这些信号 适当合并构成总的接收信号，则能够大 大减小衰落的影响。 空间分集，频率分集，角度分集，极化 分集等。

30. 29 3.5 信道容量 离散信道的信道容量 在有噪声的信道中，发送符号 x i ，收到 y i 所获得的信 息量 = - ㏒ 2 p(x i )+ ㏒ 2 p(x i /y i ) 对各 xi ， yi 取统计平均 平均信息量 / 符号 = H （ x ） — 发送每个符号的平均信息量 H （ x/y ） — 发送符号在有噪声的信道中传输平均丢失 的信息量。

31. 30 信息传输速率，信道在单位时间传输的平 均信息量： R=H t （ x ） -H t （ x/y ） 设单位时间传送的符号数为 r ，则 H t （ x ） =rH （ x ） H t （ x/y ） =rH （ x/y ） R=r[H （ x ） -H （ x/y ） ] 对于一切可能的信息源概率分布来说，信 道传输信息的速率 R 的最大值称为信道 容量，记为 C

32. 31 例：等概、对称二元信道，信道带宽为 F ， 求信道容量。 等概 P （ 0 ） =P （ 1 ） 对称 P （ 1/0 ） =P （ 0/1 ） =P e 0 0 1 1 1-P e PePe PePe

33. 32

34. 33 连续信道的信道容量 加性高斯白噪声功率 N(W), 信道带宽 B(Hz) 信号功率 S(W) 信道容量 香农公式

35. 34 连续信道与离散信道的联系 有扰信道中, 如传送 M 个符号, 可用 M 种不同幅 值的脉冲代表, 每一脉冲信息量为 ㏒ 2 M bit 在传输的信号功率受限的情况下, 脉冲幅度取 值越多, 各脉冲取值之间的量化分层间隔越小. 信道中高斯白 噪声的功率为 N(W), 则均方 根电压值为

36. 35 各取值之间的最小间隔应, 若信号功率为 S, 则接收端功率为 S+N, 这时接收端信号的最大分 层数为 : M= 设 M 种幅值脉冲其概率相等, 则每个脉冲的信 息量为 :

37. 36 信道带宽为 B, 每秒最多传送 2B 个脉冲 香农公式的两层含义 : 1. 给出了高斯白噪声信道可靠传输速率的上限 2. 给出了信噪比与信道带宽的关系

38. 37 信道容量 C 随着带宽 B 的增大而达到一 个极限值. 若噪声单边功率谱密度为 n 0, 则 N=n 0 B