第4章 信 道.ppt

第4章 信 道
 散射传播
电离层散射：机理 － 由电离层不均匀性引起；频率 － 30 ~ 60 MHz；距离 － 1000 km以上
对流层散射：机理 － 由对流层不均匀性（湍流）引起；频率 － 100 ~ 4000 MHz； 相位失真：相位～频率特性不良引起的
 对语音影响不大，对数字信号影响大
 解决办法：同上
【例】
为ω2。如幅频特性为一个常数（1/2），则有
其中f1(t)的频率为ω1， f2(t)的频率
没有失真。
但如幅频特性不为一个常数（例如对于ω1衰减为1/2，对于ω2衰减为1/3），则有
显然f(t)产生了失真。
 非线性失真：
 可能存在于恒参信道中
 定义：输入电压～输出电压关系是非线性的。
 其他失真：频率偏移、相位抖动…
非线性关系
直线关系
图4-17 非线性特性
输入电压
输出电压
 恒参信道举例:
真实的物理信道可以是一对实线、一根电缆、自由空间等，它们都由各自的物理量所表示。我们在研究通信系统时不直接关心这些物理量，而是关心由这些物理量所导出的电气参数，如衰耗频率特性、相位频率特性、频率漂移、相位抖动等等。如果这些参数不随时间变化，或其变化相对于信道上传输的信号的变化来讲极为缓慢，从工程角度及研究问题方便角度，这些变化可以忽略。我们称之为恒参信道。
 变参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。
 变参信道的特性：
 衰减随时间变化
 时延随时间变化
 多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。
下面重点分析多径效应
设发射信号为
接收信号为

式中
－ 由第i条路径到达的接收信号振幅；
－ 由第i条路径达到的信号的时延；
－ 由第i条路径达到的信号相位；
而上式中的 都是随机变化的。
多径效应分析：
上式中的R(t)可看成是由互相正交的两个分量组成的。
这两个分量的振幅分别是缓慢随机变化的。
缓慢随机变化振幅
缓慢随机变化振幅
应用三角公式可以将接收信号
改写成
－ 接收信号的包络
－接收信号的相位
接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号.
 结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号。
 这种包络起伏称为快衰落 － 衰落周期和码元周期可以相比。
 另外一种衰落：慢衰落 － 由自然传播条件引起的。
 多径效应简化分析：
设发射信号为f(t)，仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同；两条路径的接收信号为：A f(t - 0) 和 A f(t - 0 - )，其中：A 为传播衰减，0 为 第一条路径的时延， 为两条路径的时延差。
求：此多径信道的传输函数。
设f (t)的傅里叶变换（即其频谱）为F()：
则有
上式两端分别是接收信号的时间函数和频谱函数 。
故得出此多径信道的传输函数为
A － 常数衰减因子
－ 确定的传输时延
－ 和信号频率有关的复因子，其模为
模与角频率关系曲线：
曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差。而 是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落现象。由于这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。
图4-19 多径效应
多径效应的影响：
多径效应会使数字信号的码间串扰增大。为了减小码间串扰的影响，通常要降低码元传输速率。因为，若码元速率降低，则信号带宽也将随之减小，多径效应的影响也随之减轻。
定义：相关带宽＝1/。
实际情况：有多条路径。
设m － 多径中最大的相对时延差
定义：相关带宽＝1/m
信道中的噪声
：加性干扰
信道中存在的不需要的电信号。

人为噪声 － 例：开关火花、电台辐射
自然噪声 － 例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声

来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。
频率范围：均匀分布在大约 0 ～ 1012 Hz。
热噪声电压有效值：
k =  10-23（J/K） － 玻耳兹曼常数；
T － 热力学温度（ºK）；
R － 阻值（）；
B － 带宽（Hz）。
性质：高斯白噪声

脉冲噪声：是突发性地产生的，幅度很大，其持续时间比间隔时间短得多。其频谱较宽。电火花就是一种典型的脉冲噪声。
窄带噪声：来自相邻电台或其他电子设备，其频谱或频率位置通常是确