通信原理第四章重点笔记
通信原理第七版 樊昌信 曹丽娜
手写笔记参考小红书:香草味冰淇淋~
第四章
一、信道
以传输媒质为基础的通信通信,其功能是将信号从发送端传送到接收端;
二、信道的定义及分类
1. 狭义信道:(传输媒质)有线信道——明线、电缆、光纤
无线信道——可以传输电磁波空间
2. 广义信道:调制信号——研究调制、解调问题
编码信道——研究编码、译码问题
3. 按信道特性不同:分为恒定参量信道、随机参量信道
(1)无线信道 (无形的、自由空间、水域)——指电磁场在自由空间所经历的传播路径;
- 电磁波的传播分为:地波、天波(电离层反射波)和视线传播;
- 天线高度: D为收发天线间距离(km)
- 增大视线传播距离可通过增加天线架设高度或者微波(微波中继)、卫星中继(静止、移动卫星)、平流层通信;
(2)有线信道(有形的、人造的)
传输电线号有线信道分为:
- 明线 传输光信号:光导纤维
- 电缆——对称电缆、同轴电缆
光纤:纤芯大于包层
三、信道的数字模型
1. 调制信道(根据信道时变特性)分为:
恒参信道——特性基本不随时间变化
随参信道——特性随时间随机快变化
2. 调制信道是指从调制器输入端至解调器输入端之间部分;
3. 编码信道是指从编码器输出端至译码器输入端之间部分;
4. 编码信道模型,可用转移概率p(x/y),x转移y的概率来描述;
四、恒参/随参信道特性对信号传输的影响
1. 恒参信道特性及影响 (线性时不变系统)
特点:传输特性随时间缓变或不变
恒参信道冲击响应:
若输入信s(t),则理想恒参信道的输出:
为固定的延迟,K为固定的衰减,这种情况称为无失真传输
失真、影响、措施
(1)幅频失真 |H(w)|≠K
影响:对模拟信号:造成波形失真,导致信噪比下降
对数字信号:产生码间干扰,导致误码率增大
(2)相频失真 群时延失真:
影响:对语音信号影响不大,对视频影响大
对数字信号:存在码间串扰,误码率增大
2. 随参信道特性及其影响五
特点:传输特性随使时间随机快变的信道
(1)随参信道传输特性
- 衰减随时间变化
- 时延随时间变化
- 多径传播
(2)多径效应——多径传播的影响
多径传播对信号的影响称为多径效应,多径传播指信号经过多条路径达到接收端,而且每条路径的长度(时延)和衰减都随时间二变;
(3)多径效应的影响
- 瑞利型衰落
- 频率选择性衰落
- 频率弥散(频率扩展)
(4)减小频率选择性衰落的措施
定义信道相关带宽: 为多径信道中最大的相对时延差;
减小衰落的措施:
- 分集接收
- 扩频技术
- OFDM等
五、信道噪声
1. 定义:信道中存在的不需要的电信号,它独立于信号始终存在,又称加性干扰,它使信号失真,发生错码,限制传输速率;
2. 分类:按来源分为:人为噪声和自然噪声(如热噪声)
按噪声性质分为:脉冲噪声、窄带噪声/单频噪声、起伏噪声(热噪声、散弹噪声和宇宙噪声)
3. 热噪声 来源于一切电阻性元器件中电子的热运动
性质:高斯白噪声
产生热噪声电压有效值为:
式中:K为玻耳兹曼常数,,T为热力学温度K,R为电阻(Ω)B为带宽(Hz)
(1)信道加信噪声
代表:起伏噪声(热噪声等)
性质:高斯白噪声
(2)窄带高斯白噪声
六、信道容量
——信道极限传输能力,指信道能够误差错传输时的最大平均信息速率
1. 离散信道容量
2. 连续信道容量
——香农信息量证明,对于加性高斯白噪声信道,无差错传输的最大平均信息速率(连续信道容量)为 或
S——信号平均功率(W) B——带宽(Hz)——噪声单功功率谱密度 N——噪声概率(W)
(1)含义:当信号和信道噪声的平均功率给定时,在具有一定频带宽度的信道上,理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。
(2)意义:若,则总能找到一种信道编码方式,实现无差错传输;若传输速率大于信道容量,则不可能实现无差错传输。
(3)结论:
(4)应用