通信原理韓慶文 信道與干擾PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1通信原理韓慶文通信原理韓慶文 信道與干擾信道與干擾重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 2.1 .1 信息論初步信息論初步2.2 信道的基本概念2.3 信號通過線性時(shí)不變系統(tǒng)信號通過線性時(shí)不變系統(tǒng)2.4 白噪聲白噪聲2.5 變參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懙?頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理12變參信道特性的改善3第2頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第3頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理12變參信道特性的改善3第4頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第5頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 11( )coscosniciiniciiR tttt

2、ttt發(fā)射波發(fā)射波經(jīng)過經(jīng)過n n條路徑傳播后條路徑傳播后的接收信號的接收信號coscAt it第第i i條路徑的接收信號振幅，隨時(shí)間不同而隨機(jī)變化條路徑的接收信號振幅，隨時(shí)間不同而隨機(jī)變化 it第第i i條路徑的接收信號時(shí)延，隨時(shí)間不同而隨機(jī)變化條路徑的接收信號時(shí)延，隨時(shí)間不同而隨機(jī)變化 icitt 第第i i條路徑的隨機(jī)相位條路徑的隨機(jī)相位 第6頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 11( )coscossinsinnniiciiciiR ttttttt ,iitt緩慢變化的隨機(jī)過程緩慢變化的隨機(jī)過程 cossiniiiitttt分別是的分別是的cosct和和sin ct的包絡(luò)的包絡(luò)

3、第7頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 11( )cos( )sinnciiinsiiiXtttXttt ( )cossincosccsccR tXttXttV ttt合成波合成波R(t)R(t)的包絡(luò)的包絡(luò) V t合成波合成波R(t)R(t)的相位的相位 t 22csV tXtXt 1scXtttgXt第8頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理變化緩慢變化緩慢 V ttR(t)R(t)是窄帶隨機(jī)過程是窄帶隨機(jī)過程 ,iitt變化緩慢變化緩慢第9頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第10頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理分析說明分析說明第11頁/共67頁重慶大

4、學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理任意時(shí)刻任意時(shí)刻t t ,csXtXt是是n n個(gè)隨機(jī)變量之和個(gè)隨機(jī)變量之和ifn足夠大足夠大在在“和和”中的每一個(gè)隨機(jī)變量可以認(rèn)為是獨(dú)立地出現(xiàn)的中的每一個(gè)隨機(jī)變量可以認(rèn)為是獨(dú)立地出現(xiàn)的且具有均勻分布特性且具有均勻分布特性 中心極限定理中心極限定理 ,csXtXt是高斯隨機(jī)變量是高斯隨機(jī)變量平穩(wěn)高斯過程平穩(wěn)高斯過程 R(t)R(t)是窄帶高斯過程是窄帶高斯過程 V(t)V(t)一維服從瑞利分布一維服從瑞利分布 (t)(t)一維服從均勻分布一維服從均勻分布第12頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f第13頁/共67頁重慶大

5、學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f 1211f Vee第14頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f 2222001.2542VVE VVf V dVVedV第15頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f 222222222200,222022VVVtdttdVVE VV f V dVVedVte dt 第16頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f 2222222220.4322D VEVE VE VEV第17頁/共67頁

6、重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f2ln21.177V 012Vfx dx V V的中值的中值第18頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f 12010.39f V dVe 信號包絡(luò)低于信號包絡(luò)低于的時(shí)間約為的時(shí)間約為3939。 第19頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 22220,0VVf VeV 1022f 22KKf V dVe第20頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理斜率通過中值電平的平均次數(shù)，對散射信道，衰落速率可達(dá)0.2-2赫，短波信道為5-50次分。第21頁/共67頁重慶大學(xué)通

7、信工程學(xué)院數(shù)字通信原理包絡(luò)電平包絡(luò)電平V小于橫坐標(biāo)的概率（）小于橫坐標(biāo)的概率（）相對于中值的分貝數(shù)相對于中值的分貝數(shù)90%10%衰落深度第22頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第23頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第24頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理多徑傳播路徑有兩條多徑傳播路徑有兩條到達(dá)接收點(diǎn)的兩路信號具有相同強(qiáng)度到達(dá)接收點(diǎn)的兩路信號具有相同強(qiáng)度只是到達(dá)時(shí)間不同只是到達(dá)時(shí)間不同( (即時(shí)延不同即時(shí)延不同) ) 發(fā)射信號發(fā)射信號f(t)f(t)經(jīng)過兩條路徑傳播的信號為經(jīng)過兩條路徑傳播的信號為00V f tt00V f tt固定時(shí)延固定時(shí)延0t兩路相對時(shí)延兩路

8、相對時(shí)延0V某一確定強(qiáng)度某一確定強(qiáng)度框圖框圖第25頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理V0V000V f tt00V f tt時(shí)延t0時(shí)延t0 0V f t 0V f t f t 0ft0000V f ttV f tt第26頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理 f tF 0000j tV f ttV Fe 0000j tjV f ttV Fee 000000000j tj tjftV f ttV f ttV FeV Fee傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 00000000011j tj tjj tjj tjFHFV FeV FeeFV FeeFV ee第27頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字

9、通信原理取取H(H() )的模的模 002200011cossin1cossin2 1cos2cos2jHVeVjVVV210,1,2,KK零點(diǎn)零點(diǎn)20,1,2,KK極大值極大值相對時(shí)延差隨時(shí)間變化的相對時(shí)延差隨時(shí)間變化的傳輸特性出現(xiàn)的零點(diǎn)與極點(diǎn)傳輸特性出現(xiàn)的零點(diǎn)與極點(diǎn)在頻率軸上的位置隨時(shí)間而變在頻率軸上的位置隨時(shí)間而變 第28頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理多徑傳播的最大時(shí)延差多徑傳播的最大時(shí)延差m1mf 相鄰傳輸零點(diǎn)的頻率間隔相鄰傳輸零點(diǎn)的頻率間隔多徑傳播媒質(zhì)的多徑傳播媒質(zhì)的“相關(guān)帶寬相關(guān)帶寬” 第29頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第30頁/共67頁重慶大學(xué)通信工

10、程學(xué)院數(shù)字通信原理( )f tT0()f tt0()f tt0( )f tT第31頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第32頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第33頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第34頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理12變參信道特性的改善3第35頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第36頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第37頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第38頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第39頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理分集分集接收接收輸出輸出發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端.

11、第40頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理直立方向直立方向水平垂直方向水平垂直方向水平順延方向水平順延方向第41頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第42頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第43頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理不能用極化分集。第44頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第45頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第46頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第47頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第48頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理當(dāng)載波頻率間隔大于相關(guān)帶寬時(shí)當(dāng)載波頻率間隔大于相關(guān)帶寬時(shí)可以認(rèn)為接收信

12、號的衰落是相互獨(dú)立的可以認(rèn)為接收信號的衰落是相互獨(dú)立的載波頻率間隔應(yīng)滿足載波頻率間隔應(yīng)滿足 1cmfB f載波頻率間隔載波頻率間隔 cB相關(guān)帶寬相關(guān)帶寬m最大多徑時(shí)延差最大多徑時(shí)延差 6112005 10cmfBkHz 第49頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第50頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理1122/mtf 衰落頻率衰落頻率運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度第51頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理1122/mtf 衰落頻率衰落頻率運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度第52頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第53頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第54頁/共67頁重慶大學(xué)通信

13、工程學(xué)院數(shù)字通信原理N N個(gè)獨(dú)立衰落信號分別為個(gè)獨(dú)立衰落信號分別為 12,Nr trtrt合并器的輸出合并器的輸出 1 12 21NNNi iir ta r ta rta rta r t第第i i個(gè)信號的加權(quán)系數(shù)個(gè)信號的加權(quán)系數(shù)第55頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第56頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理輸出輸出發(fā)送端發(fā)送端選選擇擇邏邏輯輯接收端接收端.k k1 1k k2 2k kN N.第57頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理輸出輸出發(fā)送端發(fā)送端選選擇擇邏邏輯輯接收端接收端.k k1 1k k2 2k kN N.第58頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信

14、原理平均輸出信噪比平均輸出信噪比 合并增益合并增益 支路信號最大信噪比支路信號最大信噪比合并器平均輸出信噪比合并器平均輸出信噪比 maxMirr0MMrGr第59頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第60頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理114MrrN合并增益為：合并增益為： 114MMrGNr 等增益合并易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)效果比選擇式等增益合并易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)效果比選擇式合并好。合并好。 第61頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理第62頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理輸出輸出發(fā)送端發(fā)送端相相加加接收端接收端.可變增益可變增益k k1 1可變增益可變增益k k2 2可變增益可變增益k kn n.第63頁/共67頁重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理平均輸出