天津理工大学 电 信学院 《通信原理》
4.4 随参信道及其对信号传输的影响
4.4.2 随参信道特性及其对信号传输的影响 随参信道的传输媒质具有三个特点： 1．对信号的衰耗随时间而变化 2．传输的时延随时间而变化 3．多径传播
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4.4 随参信道及其对信号传输的影响
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4.2 信道的定义及其数学模型
对其两端求傅立叶变换，有 -jωtd Fo(ω)= KFi(ω)e 由于 Fo(ω)= H(ω)Fi(ω) 得到信道无失真传输在频域的条件，即传输函数为 H(jω)= |H(ω)|e = Ke 所以信道无失真传输在频域中的幅频、相频
j
F
V
0
e
j t 0
1 e
j

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4.4 随参信道及其对信号传输的影响
所求的传输特性除常数因子V0外，是由一个模值为1、 (1 e ) 固定时延为t0的网络与另一个特性为 的网络级 联所组成。而后一个网络的模特性（幅度—频率特性）为
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屏 蔽箔
屏 蔽双 绞 线
非 屏蔽 双 绞 线
4.3 恒参信道及其对信号传输的影响
（3）同轴电缆 基带同轴电缆的最大传输距离一般不超过几公里， 可用于数字数据信号的直接传输；而宽带同轴电缆的 最大传输距离可达几十公里，用于传输高频信号，采 用频分复用技术可以传送多路信号。
f(t)←→F(ω) 4.4.2 随参信道特性及其对信号传输的影响
f t V0 V 0 f t 迟延 t0 V 0 f t t 0
V0f(t-t0)←→V0F(ω)e
-jωt0
V 0 f t t 0 V 0 f t t 0
V0f(t-t0)+ V0f(t-t0-τ) ←→V0F(ω)e
已调光信号
光源
光调制器
光纤线路
光检测器
调制电信号
解调电信号
基带处理
基带处理
基带电信号
基带电信号
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4.3 恒参信道及其对信号传输的影响
3．无线电视距中继 无线电中继信道具有传输容量大、发射功率小、 通信稳定可靠，以及和同轴电缆相比，可以节省有 色金属等优点
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外 部绝 缘 体 内 部导 体
内 部绝 缘 体
铝 制 编 织 导 体 (屏 蔽 )
(a ) 一 段 同 轴 电 缆
(b ) 一 段 与 连 接 器 相 连 的 同 轴 电 缆
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4.3 恒参信道及其对信号传输的影响
2．光纤信道 光纤线径细、重量轻 ；由于不受外界电磁干扰 和噪声的影响，能在长距离、高速率传输中保持低误 码率 ；不怕腐蚀、安全保密性好、节省有色金属。
3．编码信道模型 编码信道模型对信号的影响是一种数字序 列的变换 ，用数字的转移概率来描述。 P(x/y)表示发端发“y”码而收端判为“x” 码的概率 。 由此我们知道P(0/0)与P(1/1)是正确转移 的概率，而P(0/1)与P(1/0)是错误转移概率。 P(0/0)=1-P(1/0) P(1/1)=1-P(0/1)
j
1 e
j t 0
1 cos j sin 2 cos
2

2
j 2 sin

2
cos

2
2 cos

2
由此可见，两径传播的模特性将依赖于 m |cosωτ/2|，这就是说，对不同的频率，两径传播的结果将 有不同的衰减。上述概念可以推广到多径传播中去 ，设最大 多径时延差为 f 1 ，则定义
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4.2 信道的定义及其数学模型
4.2.1 信道的定义 1. 信道的概念：就是信号传输的媒质 2. 信道的分类： ① 有线信道、无线信道 ② 广义信道、狭义信道
根据通信的概念，信号必须依靠传输介质传输，所以传输介质被 定义为狭义信道。另一方面，信号还必须经过很多设备(发送机、接 收机、调制器、解调器、放大器等)进行各种处理，这些设备显然也 是信号经过的途径，因此，把传输介质(狭义信道)和信号必须经过的 各种通信设备统称为广义信道。
m
为了不引起明显的选择性衰落，传输信号的频带必须小于多 径传输媒质的相关带宽 Δf。
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4.4 随参信道及其对信号传输的影响
4.4.3 随参信道特性的改善——分集接收
如果在接收端同时获得几个不同路径的信号，把这些信号 适当合并，构成总的接收信号，这样就能大大减小衰落的影响。 这就是分集接收的基本思想。主要有如下几种分集方式： （1）空间分集 （2）频率分集 （3）角度分集 （4）极化分集 技术在接收分散的几个信号后，要将其合并，合并的方法 主要有： （1）最佳选择式 （2）等增益相加式 （3）最大比值相加式
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4.2 信道的定义及其数学模型
时 变 ei2 (t ) 线 eo 2 (t )
e i1 ( t )
eo1 (t )

e i (t )
时变线 性网络
性 网 络

e on (t )
e o (t )
e im (t )
（m 对输入）
（n 对输出）
（1）二对端网络
（2）多对端网络
dφ(ω) τ(ω)= --------d ω
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4.3 恒参信道及其对信号传输的影响
（
（1）原信号 （2）经迟延时后的信号 群迟延产生失真的例子
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4.4 随参信道及其对信号传输的影响
4.4.1 随参信道 1．短波电离层反射信道 （1）传播途经
（1）一次反射路径 （2）二次反射路径 短波信号从电离层反射的传播路径
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4.4 随参信道及其对信号传输的影响
（2）工作频率 在短波通信中，选用工作频率时要考虑以下两个条 件：（1）工作频率应小于最高可用频率fmax； （2）使电磁波在D、E层的吸收较小。 （3）多径传输
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4.2 信道的定义及其数学模型
编 信源 码 器 调 制 器 发 转 换 器 收 转 换 器 解 调 器 译 码 器
媒 质
调制信道 编码信道
信宿
调制信道与编码信道
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4.2 信道的定义及其数学模型
4.2.2 信道的数学模型 1．调制信道模型 特性： ①有一对（或多对）输入端和一对（或 多对）输出端； ②信道是线性的，满足叠加原理； ③信道有一定的迟延时间，有损耗； ④即使没有信号输入，输出端仍有一定 的功率输出（噪声）。
多经传播的几种主要形式： （a）一次反射和两次反射； （b）反射区高度不同； （c）寻常波与非寻常波； （d）漫射现象
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Hale Waihona Puke 4.4 随参信道及其对信号传输的影响
（4）特性 ① 传输损耗较小，因此能以较小功率进行远距离通信； ② 天波通信，特别是短波通信，建立迅速，机动性好，设备简单； ③ 传播距离远，可传输几千公里，甚至几万公里； ④ 受地形限制较小； ⑤ 不易受到人为破坏，这一点在军事通信上有重要意义； ⑥ 传输频带宽度是有限的，由于波段范围较窄，短波电台特别拥挤， 电台间的干扰很大，尤其在夜间； ⑦ 传输可靠性差，电离层中的异常变化（如电离层骚动、电离层暴 变等）会引起较长时间的通信中断，传播可靠性一般只能达到； ⑧ 通信频率必须选择在最佳频率附近，因此需要经常更换工作频率， 因而使用较复杂； ⑨ 存在快衰落与多径时延失真，必须采用相应的抗多径措施； ⑩ 干扰电平高。
e0 (t ) k (t ) ei (t ) n (t )
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4.2 信道的定义及其数学模型
信道对信号的影响主要有：乘性干扰和加 性干扰。 通常乘性干扰是一个复杂的函数，它可能 包括各种线性畸变、非线性畸变，同时由于信 道的迟延、损耗特性随时间作随机变化，故k(t) 只能用随机过程表示。经大量观察表明，有些 信道的k(t)基本不随时间变化，即信道对信号 的影响是固定的或变化极为缓慢，这类信道称 为恒定参数信道。有些信道的k(t) 是随机快变 化的，这类信道称为随机参量信道。
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4.2 信道的定义及其数学模型
二进制编码信道模型图
四进制编码信道模型
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4.3 恒参信道及其对信号传输的影响
4.3.1 恒参信道 1．三种有线电信道 （1）明线 与电缆相比，它的优 点是传输损耗低。但它易 受气候和天气的影响，并 且对外界噪声干扰较敏感 （2）对称电缆 电缆的传输损耗比明 线大得多，但其传输特性 比较稳定。
V 0 f t V0
-jωt0 - jωτ (1+e )
迟延 t0 V 0 f t t 0


V0f(t-t0-τ)←→V0F(ω)e 两径传播模型
-jω(t0+τ)
于是，当两径传播时，模型的传输特性H(ω)为
H V 0 F e
j t 0
1 e
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4.2 信道的定义及其数学模型
对二对端的信号模型，输入与输出的关系：
e 0 ( t ) f [ e i ( t )] n ( t )