第2章 信道与噪声 课件

第2章 信道与噪声 信道的定义与分类 2.1 信道的数学模型 2.2 恒参信道对信号传输的影响 2.3 随参信道对信号传输的影响 2.4 点击此处结束放映 加性噪声的分类 2.5 信道容量 2.6 点击此处结束放映 2.1 信道的定义与分类 2.1.1信道的定义和分类 2.1.2无线信道 2.1.3有线信道 2.1.4调制信道 2.1.5编码信道 点击此处结束放映 2.1.1信道的定义和分类 信道是指以传输媒质为基础的信号通道，是将信号从发送端传送到接收端的通道。 如果信道仅是指信号的传输媒质，这种信道称为狭义信道。狭义信道分为无线信道和有线信道。无线信道利用电磁波在空间的传播来传播信号；有线信道利用导线、波导、光纤等媒质来传播信号。 点击此处结束放映 2.1.2无线信道 无线信道是对无线通信中发送端和接收端之间通路的一种形象比喻。对于无线电波，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，常想象两者之间有一个看不见的通路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽， 点击此处结束放映 正如公路有一定的宽度一样。电磁波传播主要分为地波、天波和视线传播3种。 点击此处结束放映 2.1.3有线信道 有线信道是利用人造的传导电或光信号的媒体来传输信号的。构成有线信道的传输媒质包括架空明线、对称电缆、同轴电缆、光缆等。以适应各种不同的通信方式及不同容量。 点击此处结束放映 2.1.4调制信道 调制信道是从研究调制与解调的基本问题出发而构成的，它的范围是从调制器输出端到解调器输入端，如图25所示。从调制和解调的角度来看，我们只关心解调器输出的信号形式和解调器输入信号与噪声的最终特性，并不关心信号的中间变化过程。因此，定义调制信道对于研究调制与解调问题是方便和恰当的。 点击此处结束放映 2.1.5编码信道 在数字通信系统中，如果仅着眼于编码和译码问题，则可得到另一种广义信道——编码信道。这是因为，从编码和译码的角度看，编码器的输出仍是一数字序列，而译码器输入同样也是一数字序列，它们在一般情况下是相同的数字序列。因此，从编码器输出端到译码器输入端的所有转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变换的方框加以 点击此处结束放映 概括，此方框称为编码信道。 点击此处结束放映 2.2信道的数学模型 2.2.1调制信道模型 2.2.2编码信道模型 点击此处结束放映 2.2.1调制信道模型 在频带传输系统中，调制器输出的已调信号即被送入调制信道。在研究调制与解调性能时，可以不管调制信道包括的变换器和传输媒质，以及发生的传输过程，通常只需关心已调信号通过调制信道后的最终结果，即只需关心调制信道输入信号与输出信号之间的关系。 点击此处结束放映 2.2.2编码信道模型 编码信道是包括调制信道及调制器、解调器在内的信道。它与调制信道有明显的不同，即调制信道对信号的影响是通过k(t)和n(t)使调制信号发生“模拟”变化，而编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，即把一种数字序列变成另一种数字序列。故有时把调制信道看成是一种 点击此处结束放映 模拟信道，而把编码信道看成是一种数字信道。 点击此处结束放映 2.3恒参信道对信号传输的影响 2.3.1信号无失真传输的条件　 2.3.2幅频畸变 2.3.3相频畸变 2.3.4减小畸变的措施 点击此处结束放映 2.3.1信号无失真传输的条件 一般情况下，恒参信道并不是理想网络，其参数随时间不变化或变化特别缓慢。它对信号的主要影响可用幅频畸变和相频畸变(群迟延-频率特性)来衡量。下面以典型的恒参信道——有线电话的音频信道和载波信道为例，来分析恒参信道等效网络的幅频特性和相频特性，以及它们对信号传输的影响。 点击此处结束放映 2.3.2幅频畸变 所谓幅频畸变，是指信道的幅频特性偏离图2-9(a)所示关系所引起的畸变。这种畸变又称为频率失真。 点击此处结束放映 2.3.3相频畸变 相频畸变对模拟话音通道影响并不显著，这是因为人耳对相频畸变不太灵敏；但对数字信号传输，尤其当传输速率比较高时，相频畸变将会引起严重的码间串扰，给通信带来很大损害。所以，在模拟通信系统内往往只注意幅度失真和非线性失真，而忽略了相移失真。但是，在数字通信系统内一定要重视相移失真对信号传输可能带来的影响。 点击此处结束放映 2.3.4减小畸变的措施 恒参信道的幅频特性及相频特性的不理想是损害信号传输的重要因素。此外，还存在其他一些因素使信道的输出与输入产生差异(也可称为畸变)，如