chap3 信道與噪聲剖析課件

2022/11/11通信原理1Chap3信道與噪聲

2022/11/9通信原理1Chap3信道與噪聲2022/11/11通信原理2本章綱要3.1信道定義與數(shù)學(xué)模型3.2恒參信道及其傳輸特性3.3隨參信道及其傳輸特性3.4分集接收技術(shù)3.5加性噪聲3.6信道容量的概念作業(yè)2022/11/9通信原理2本章綱要3.1信道定義與數(shù)學(xué)模2022/11/11通信原理3信道定義與數(shù)學(xué)模型信道：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ纼纱筇攸c(diǎn)：通信系統(tǒng)中重要的、不可缺少的重要環(huán)節(jié)——傳輸；通信系統(tǒng)中噪聲主要來(lái)源——噪聲的集中表現(xiàn)之處。分類(lèi)：狹義信道無(wú)線信道有線信道廣義信道調(diào)制信道編碼信道2022/11/9通信原理3信道定義與數(shù)學(xué)模型信道：信號(hào)傳輸2022/11/11通信原理4信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.1狹義信道含義：僅包含信號(hào)的傳輸媒介，即習(xí)慣上所說(shuō)的信道。狹義信道有線信道無(wú)線信道電纜光纜短波廣播超短波、微波傳輸

移動(dòng)通信衛(wèi)星通信2022/11/9通信原理4信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.1狹2022/11/11通信原理5信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.2廣義信道包括信號(hào)的各種變換裝置和傳輸媒介的信道。通常有調(diào)制信道和編碼信道兩種。離散信號(hào)媒質(zhì)

收轉(zhuǎn)換器

解調(diào)器

譯碼器

編碼器編碼信道連續(xù)信號(hào)

調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器

調(diào)制信道2022/11/9通信原理5信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.2廣2022/11/11通信原理6信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道范圍：調(diào)制器輸出端→解調(diào)器輸入端共性：有一對(duì)(或多對(duì))輸入、輸出端；線性的；對(duì)信號(hào)有延遲、損耗；無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，仍有噪聲輸出。2022/11/9通信原理6信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道2022/11/11通信原理7信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道模型：二對(duì)端（多對(duì)端）線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)可寫(xiě)成r(t)=so(t)+n(t)=f[si(t)]+n(t)若有f[si(t)]=c(t)*si(t)，或So(ω)=C(ω)Si(ω)

C(ω)：乘性干擾。恒參信道C(ω)=常數(shù)隨參信道C(ω)≠常數(shù)n(t)：加性干擾。2022/11/9通信原理7信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道模型：2022/11/11通信原理8信道定義與數(shù)學(xué)模型C(ω)的三種典型形式1.加性噪聲信道2022/11/9通信原理8信道定義與數(shù)學(xué)模型C(ω)的三種2022/11/11通信原理9信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲的線性濾波器2022/11/9通信原理9信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲的2022/11/11通信原理10信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲的線性時(shí)變?yōu)V波器2022/11/9通信原理10信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲2022/11/11通信原理11信道定義與數(shù)學(xué)模型編碼信道范圍：編碼器輸出端→譯碼器輸入端模型：Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)無(wú)記憶編碼信道：P(0/0)+P(1/0)=1P(1/1)+P(0/1)=1

轉(zhuǎn)移概率完全由編碼信道的特性所決定。任意一個(gè)碼元的差錯(cuò)與前后碼元的差錯(cuò)不發(fā)生任何依賴關(guān)系。BACK2022/11/9通信原理11信道定義與數(shù)學(xué)模型編碼信道Pe2022/11/11通信原理12恒參信道3.2.1常用的恒參信道明線（架空明線）組成：相互絕緣的平行架空裸線。優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗小（與電纜相比）。缺點(diǎn)：易受氣候、環(huán)境影響，易受干擾。結(jié)論：已逐漸淘汰。2022/11/9通信原理12恒參信道3.2.1常用的恒參2022/11/11通信原理13恒參信道對(duì)稱(chēng)電纜組成：處于同一保護(hù)套內(nèi)的許多對(duì)相互絕緣的雙導(dǎo)線，每對(duì)的兩根線擰成扭絞狀。優(yōu)點(diǎn)：與外界相互干擾較小；傳輸性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)：損耗比明線大。主要應(yīng)用：用戶電話接入線。2022/11/9通信原理13恒參信道對(duì)稱(chēng)電纜2022/11/11通信原理14恒參信道同軸電纜組成：由同軸的兩根導(dǎo)體組成，其間填充以介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：與外界間相互干擾小；帶寬大。缺點(diǎn)：成本較高（與對(duì)稱(chēng)電纜相比）。應(yīng)用：廣泛。常用的有2種阻抗，一是75Ω，如電視電纜；二是50Ω，如實(shí)驗(yàn)室儀器常用的信號(hào)電纜。2022/11/9通信原理14恒參信道同軸電纜2022/11/11通信原理15恒參信道光纖組成：以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介，光波作為載波的通道。優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗小，頻帶寬，重量輕，線徑細(xì)，耐腐蝕，不受電磁干擾等。缺點(diǎn)：作為完整的通信系統(tǒng)，尚有些器件的技術(shù)問(wèn)題還未能解決。主要應(yīng)用：目前在長(zhǎng)距離干線上應(yīng)用較廣。估計(jì)可能最終全面取代電纜。2022/11/9通信原理15恒參信道光纖2022/11/11通信原理16恒參信道微波中繼微波通常指頻率范圍為300MHz~300GHz的電磁波，包括UHF、SHF、EHF頻段。優(yōu)點(diǎn)：傳輸容量大、通信穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)：需每隔50km左右設(shè)一個(gè)中繼站。應(yīng)用：廣泛。2022/11/9通信原理16恒參信道微波中繼2022/11/11通信原理17恒參信道衛(wèi)星中繼在離地面35860km的赤道上空放置了3顆同步衛(wèi)星，就可實(shí)現(xiàn)除南、北兩極地區(qū)之外的全球覆蓋，從而可實(shí)現(xiàn)全球通信。優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)，覆蓋地域廣，傳輸穩(wěn)定可靠，傳輸容量大。缺點(diǎn)：技術(shù)要求高，一次性投入大。應(yīng)用：廣泛。2022/11/9通信原理17恒參信道衛(wèi)星中繼2022/11/11通信原理18恒參信道3.2.2恒參信道的傳輸特性恒參信道等效線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)采用線性系統(tǒng)分析線性系統(tǒng)的分析方法包括時(shí)域的沖激響應(yīng)（卷積）和頻域的頻率特性（付氏分析）。網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性用幅頻函數(shù)、相頻函數(shù)描述。2022/11/9通信原理18恒參信道3.2.2恒參信道的恒參信道2022/11/11通信原理19理想恒參信道的沖激響應(yīng)為 h(t)=K0δ(t－td)(3.2-5)若輸入信號(hào)為s(t)，則理想恒參信道的輸出為

r(t)=K0s(t－td)

（3.2-6)由此可見(jiàn)，理想恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懯牵?/p>

(1)對(duì)信號(hào)在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；

(2)對(duì)信號(hào)在時(shí)間上產(chǎn)生固定的遲延。這種情況也稱(chēng)信號(hào)是無(wú)失真?zhèn)鬏?。恒參信?022/11/9通信原理19理想恒參信道的沖激響應(yīng)圖3-13理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延-頻率特性

圖3-13理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延-頻2022/11/11通信原理21恒參信道幅頻特性理想幅頻特性：水平直線。實(shí)際電話信道幅頻特性2022/11/9通信原理21恒參信道幅頻特性2022/11/11通信原理22恒參信道特點(diǎn)：僅300~1100Hz內(nèi)平坦;成因：信道中惰性元件（如電感、電容、濾波器等）；影響：模擬信號(hào)：失真；數(shù)字信號(hào)：碼元擴(kuò)展→碼間干擾?？朔鹤陨砀纳疲壕脑O(shè)計(jì)；補(bǔ)償：均衡技術(shù)。2022/11/9通信原理22恒參信道特點(diǎn)：僅300~1102022/11/11通信原理23恒參信道相頻特性理想相頻特性：過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)的直線理想群遲延特性：水平直線。相位—頻率特性理想時(shí)：群遲延—頻率特性2022/11/9通信原理23恒參信道相頻特性相位—頻率特性2022/11/11通信原理24恒參信道群遲延產(chǎn)生信號(hào)畸變示意圖發(fā)送端信號(hào)：三次諧波基波合成波接收端信號(hào)：三次諧波基波合成波2022/11/9通信原理24恒參信道群遲延產(chǎn)生信號(hào)畸變示意2022/11/11通信原理25恒參信道實(shí)際電話信道相頻特性和群延遲特性

實(shí)際中：群遲延不為常數(shù)。說(shuō)明不同的頻率的信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸后，到達(dá)輸出端的相對(duì)時(shí)間不一致。2022/11/9通信原理25恒參信道實(shí)際電話信道相頻特性和2022/11/11通信原理26恒參信道特點(diǎn)：僅小范圍平坦；成因：同幅頻特性；影響：模擬信號(hào)：失真（但人耳對(duì)相位失真不敏感）數(shù)字信號(hào)：碼間干擾克服：同幅頻特性。幅頻失真和相頻失真都是線性失真。造成失真的其他因素：非線性畸變、頻率偏移及相位抖動(dòng)等2022/11/9通信原理26恒參信道特點(diǎn)：僅小范圍平坦；2022/11/11通信原理27例題1教材P60習(xí)題3-3

設(shè)某一恒參信道可用圖3-1所示的線性二端網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效。試求它的傳輸函數(shù)，并說(shuō)明信號(hào)通過(guò)該信道時(shí)會(huì)產(chǎn)生哪些失真？解：該網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)為幅頻特性相頻特性2022/11/9通信原理27例題1教材P60習(xí)題3-32022/11/11通信原理28例題1

群遲延特性

輸出信號(hào) 因?yàn)閨H(ω)|≠常數(shù)，φ(ω)與ω呈非線性關(guān)系，即群遲延特性τ(ω)≠常數(shù)，因此會(huì)產(chǎn)生幅頻失真和相頻失真（或群遲延失真）。2022/11/9通信原理28例題1 群遲延特性2022/11/11通信原理29例題2設(shè)某恒參信道的幅頻特性為，其中，td為常數(shù)，試確定信號(hào)s(t)通過(guò)該信道后輸出信號(hào)表達(dá)式，并討論之。解：方法一：經(jīng)過(guò)傅里葉反變換可得：2022/11/9通信原理29例題2設(shè)某恒參信道的幅頻特性為2022/11/11通信原理30例題2方法二：BACK2022/11/9通信原理30例題2方法二：BACK2022/11/11通信原理31隨參信道3.3.1常用的隨參信道陸地移動(dòng)信道電波傳播方式自由空間傳播直射波接收天線的功率自由空間波損耗反射波折射波散射波2022/11/9通信原理31隨參信道3.3.1常用的隨參圖3-17移動(dòng)信道的傳播路徑圖3-17移動(dòng)信道的傳播路徑圖3-18平滑表面反射圖3-18平滑表面反射圖3–19電波折射示意圖

圖3–19電波折射示意圖

P61習(xí)題3-62022/11/11通信原理35則可得接收機(jī)天線上獲得的功率為自由空間路徑損耗為或P61習(xí)題3-62022/11/9通信原理35則可得接收機(jī)天2022/11/11通信原理36隨參信道短波電離層反射短波是指頻率范圍為3~30MHz（波長(zhǎng)10~100m）的電磁波。傳播路徑利用離地面60~600km的電離層反射信號(hào)。電離層分為D、E、F1、F2四層，其中D、F1夜間消失，F(xiàn)2是反射層。工作頻率演示2022/11/9通信原理36隨參信道短波電離層反射演示2022/11/11通信原理37隨參信道優(yōu)點(diǎn)：可以利用天然的、不易摧毀的中繼層，傳輸距離遠(yuǎn)，受地形影響小。缺點(diǎn)：傳輸可靠性差。應(yīng)用：短波AM廣播，數(shù)據(jù)通信。通信距離最大為8000km，隨高度增加而減小。F2二次反射一次反射2022/11/9通信原理37隨參信道優(yōu)點(diǎn)：可以利用天然的、2022/11/11通信原理38隨參信道超短波/微波對(duì)流層散射超短波是指頻率30~300MHz（波長(zhǎng)為1~10m）的電磁波機(jī)理特點(diǎn)：與短波電離層反射信道類(lèi)似，僅是一跳距離要近得多，常為100~500km。應(yīng)用：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、干線通信2022/11/9通信原理38隨參信道超短波/微波對(duì)流層散射2022/11/11通信原理39隨參信道3.3.2隨參信道的特性隨參信道傳輸媒質(zhì)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：對(duì)信號(hào)的衰耗隨時(shí)間而變；傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間而變；多徑傳播（引起選擇性衰落效應(yīng)，對(duì)通信危害極大）。2022/11/9通信原理39隨參信道3.3.2隨參信道的2022/11/11通信原理40隨參信道多徑傳播（多徑效應(yīng)）含義：從同一發(fā)射點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)由多條路徑傳輸后到達(dá)同一接收點(diǎn)，從而總接收信號(hào)為多路信號(hào)之合成的現(xiàn)象。形式：電波從電離層的一次反射和多次反射；電離層反射區(qū)高度所形成的細(xì)多徑；地球磁場(chǎng)引起的尋常波和非尋常波；電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象。2022/11/9通信原理40隨參信道多徑傳播（多徑效應(yīng)）2022/11/11通信原理41隨參信道2022/11/9通信原理41隨參信道2022/11/11通信原理42隨參信道分析設(shè)發(fā)射信號(hào)為單頻正弦波，則經(jīng)多徑傳輸后的總接收信號(hào)r(t)為第i條路經(jīng)的接收信號(hào)振幅第i條路經(jīng)的傳輸延時(shí)實(shí)際中，可將它看成一個(gè)窄帶隨機(jī)過(guò)程。

2022/11/9通信原理42隨參信道分析設(shè)發(fā)射信號(hào)為單頻正2022/11/11通信原理43隨參信道通常情況下，X(t)和Y(t)

都服從正態(tài)分布，且均值為0，方差相等。瑞利分布均勻分布2022/11/9通信原理43隨參信道通常情況下，X(t)和2022/11/11通信原理44隨參信道結(jié)論X(t)、Y(t)緩變→V(t)、φ(t)緩變→

r(t)為窄帶隨機(jī)過(guò)程。時(shí)域（波形）：確知的等幅波→包絡(luò)忽強(qiáng)忽弱的隨機(jī)調(diào)幅波，即衰落。頻域（頻譜）：?jiǎn)胃V線→窄帶，即頻譜彌散（頻譜展寬）。例子2022/11/9通信原理44隨參信道結(jié)論例子2022/11/11通信原理45隨參信道對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的影響：發(fā)信號(hào)：即：發(fā)信號(hào)在時(shí)間軸上被展寬。這種失真類(lèi)似于該信號(hào)通過(guò)濾波器后的失真∴信道可看成是一個(gè)帶限濾波器接收信號(hào)：受多徑傳播的影響變?yōu)椋航邮招盘?hào)2022/11/9通信原理45隨參信道對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的影響：發(fā)信2022/11/11通信原理46隨參信道τ是兩條路徑信號(hào)的相對(duì)時(shí)延差

模型的傳輸特性為2022/11/9通信原理46隨參信道τ是兩條路徑信號(hào)的相對(duì)2022/11/11通信原理47隨參信道頻率選擇性衰落兩徑傳播分析模型的傳輸特性看成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)幅頻特性：討論2022/11/9通信原理47隨參信道頻率選擇性衰落分析模型2022/11/11通信原理48隨參信道說(shuō)明：信號(hào)頻率不同時(shí)受到的衰減不一樣，且衰減量與τ有關(guān)。τ的值隨日常時(shí)間而變化?！鄡蓮絺鞑サ姆l特性取決討論：處為零點(diǎn)為避免頻率選擇性衰落，應(yīng)2022/11/9通信原理48隨參信道說(shuō)明：信號(hào)頻率不同時(shí)受2022/11/11通信原理49隨參信道多徑傳播設(shè)多徑傳播最大相對(duì)時(shí)延差為τmax于是傳輸信號(hào)的帶寬應(yīng)滿足在工程設(shè)計(jì)中，為了保證接收信號(hào)質(zhì)量，通常選擇信號(hào)帶寬。對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊憘鬏斔俾矢摺盘?hào)帶寬大→易受頻率選擇性衰落→碼間干擾。因而，需限制數(shù)字傳輸速率RB。2022/11/9通信原理49隨參信道多徑傳播設(shè)多徑傳播最大2022/11/11通信原理50例題3（P61習(xí)題3-11）假設(shè)某隨參信道具有兩條路徑，路徑時(shí)延差為τ=1ms，試求該信道在哪些頻率上傳輸損耗最大？哪些頻率上傳輸信號(hào)最有利？解：根據(jù)兩徑傳播模型，模型傳輸特性為假設(shè)該隨參信道兩條路徑對(duì)信號(hào)的衰減系數(shù)相同（均為V0），則該信道的幅頻特性為：2022/11/9通信原理50例題3（P61習(xí)題3-11）假2022/11/11通信原理51例題3

當(dāng)時(shí)，對(duì)傳輸信號(hào)最有利，此 時(shí)出現(xiàn)傳輸極點(diǎn)： 當(dāng)時(shí)，對(duì)傳輸信號(hào)損耗最 大，此時(shí)出現(xiàn)傳輸零點(diǎn)：BACK2022/11/9通信原理51例題3 當(dāng)2022/11/11通信原理52分集接收技術(shù)1.分集接收的概念抗快衰落技術(shù)按廣義信道的含義說(shuō)，分集接收可看作是隨參信道中的一個(gè)組成部分或一種改造形式，而改造后的隨參信道，衰落特性將得到改善。分集的含義①使各路徑信號(hào)相互獨(dú)立（分散接收）②適當(dāng)合并→系統(tǒng)性能↑（集中處理）2022/11/9通信原理52分集接收技術(shù)1.分集接收的概2022/11/11通信原理53分集接收技術(shù)2.分集接收的方式（1）空間分集——使用空間多個(gè)天線（2）頻率分集——使用多個(gè)頻率傳同一信息（3）角度分集——天線指向不同（4）極化分集——接收水平、垂直極化波空間分集和頻率分集用得較多。分集方法均不是互相排斥的。在實(shí)際使用時(shí)可以是組合式的。2022/11/9通信原理53分集接收技術(shù)2.分集接收的方2022/11/11通信原理54分集接收技術(shù)3.各分散的信號(hào)進(jìn)行合并的方法最佳選擇式：選擇信噪比最好的一個(gè)接收等增益相加式：各支路等增益相加最大比值相加式：使增益和本支路信噪比成正比后相加GM=N2022/11/9通信原理54分集接收技術(shù)3.各分散的信號(hào)進(jìn)2022/11/11通信原理55例題4（P62習(xí)題3-15）某空間分集系統(tǒng)采用4重分集，試分別計(jì)算選擇式合并、等增益合并及最大比值合并方法的合并增益？解：已知分集支路數(shù)N=4選擇式合并的合并增益等增益合并的合并增益最大比值合并的合并增益性能：3>2>12022/11/9通信原理55例題4（P62習(xí)題3-15）某2022/11/11通信原理56分集接收技術(shù)

BACK2022/11/9通信原理56分集接收技術(shù) BACK2022/11/11通信原理57加性噪聲3.5.1概述含義以相加方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行干擾的噪聲。需注意：它將影響信噪比SNR；它有別于乘性干擾；在通信系統(tǒng)模型中，加性噪聲集中在信道中加入，實(shí)際上它是一種等效表示。2022/11/9通信原理57加性噪聲3.5.1概述2022/11/11通信原理58加性噪聲按來(lái)源分類(lèi)人為噪聲：人類(lèi)活動(dòng)引起的噪聲。如無(wú)線電噪聲、工業(yè)噪聲等。自然噪聲：自然界存在的各種電磁波源引起的噪聲。如天體輻射、閃電、大氣電暴等。內(nèi)部噪聲：系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的各種噪聲。如熱噪聲、散彈噪聲、電源哼聲等。2022/11/9通信原理58加性噪聲按來(lái)源分類(lèi)2022/11/11通信原理59加性噪聲按性質(zhì)分類(lèi)“確知”噪聲：這里的“確知”是相對(duì)下面的隨機(jī)噪聲，嚴(yán)格說(shuō)它亦是隨機(jī)的。隨機(jī)噪聲：無(wú)法預(yù)知，不能消除的噪聲。如：?jiǎn)晤l干擾、脈沖干擾、起伏噪聲等。2022/11/9通信原理59加性噪聲按性質(zhì)分類(lèi)2022/11/11通信原理60加性噪聲對(duì)通信系統(tǒng)的影響單頻噪聲不是所有的通信系統(tǒng)中都有的而且也比較容易防止；脈沖噪聲由于具有較長(zhǎng)的安靜期，故對(duì)模擬話音信號(hào)的影響不大。但是在數(shù)字通信中，它的影響是不容忽視的。起伏噪聲既不能避免，且始終存在。因此一般來(lái)說(shuō)，它是影響通信質(zhì)量的主要因素之一。2022/11/9通信原理60加性噪聲對(duì)通信系統(tǒng)的影響2022/11/11通信原理61加性噪聲3.5.2起伏噪聲無(wú)論在時(shí)域內(nèi)還是在頻域內(nèi)他們總是普遍存在和不可避免的。特點(diǎn)是：1.在很寬的頻率范圍內(nèi)，存在著大體不變的平均功率譜密度；2.由大量互相獨(dú)立的任意分布的隨機(jī)雜波疊加而成；3.平均直流分量為零。2022/11/9通信原理61加性噪聲3.5.2起伏噪聲2022/11/11通信原理62加性噪聲來(lái)源熱噪聲產(chǎn)生原因：在電阻一類(lèi)導(dǎo)體中，自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。特點(diǎn)：服從高斯分布，且具有均勻的功率譜密度。散彈噪聲產(chǎn)生原因：由真空電子管和半導(dǎo)體器件中電子發(fā)射的不均勻性引起的。特點(diǎn)：服從高斯分布2022/11/9通信原理62加性噪聲來(lái)源2022/11/11通信原理63加性噪聲宇宙噪聲產(chǎn)生原因：天體輻射波對(duì)接收機(jī)形成的噪聲特點(diǎn)：它在整個(gè)空間的分布是不均勻的，最強(qiáng)的來(lái)自銀河系的中部，其強(qiáng)度與季節(jié)、頻率等因素有關(guān)。統(tǒng)計(jì)特性服從高斯分布律，在一般的工作頻率范圍內(nèi)，它也具有平坦的功率譜密度。性質(zhì)均為高斯白噪聲。研究調(diào)制與解調(diào)的問(wèn)題時(shí)，調(diào)制信道的加性噪聲可直接表述為窄帶高斯噪聲。2022/11/9通信原理63加性噪聲宇宙噪聲2022/11/11通信原理64加性噪聲3.5.3在通信系統(tǒng)中的處理在信道中是集中加入的高斯白噪聲；經(jīng)過(guò)接收端帶通濾波器后變?yōu)楦咚拐瓗г肼?；解調(diào)器輸入噪聲功率Ni的計(jì)算。2022/11/9通信原理64加性噪聲3.5.3在通信系統(tǒng)2022/11/11通信原理65加性噪聲BACK2022/11/9通信原理65加性噪聲BACK2022/11/11通信原理66信道容量的概念定義：信道得以無(wú)差錯(cuò)傳輸時(shí)的信息傳輸速率的最大值，用C表示。香農(nóng)公式連續(xù)信道的信道容量由香農(nóng)公式給出：信道帶寬（Hz）信號(hào)功率（W）

噪聲單邊功率譜密度（W/Hz）

（窄帶）（高斯）噪聲功率（W）

2022/11/9通信原理66信道容量的概念定義：信道得以無(wú)2022/11/11通信原理67信道容量的概念香農(nóng)公式成立的條件是信號(hào)為高斯分布，噪聲為加性高斯白噪聲。由香農(nóng)公式可以得出以下結(jié)論：香農(nóng)公式給出了在加性高斯白噪聲背景情況下，無(wú)差錯(cuò)傳輸時(shí)的信息速率的理論極限值。香農(nóng)公式只給出了理論極限值的存在，但未涉及具體的實(shí)踐途徑。2022/11/9通信原理67信道容量的概念香農(nóng)公式成立的條2022/11/11通信原理68信道容量的概念為了增大信息容量，可采取的措施：或增大傳輸功率S：S→∞，C→∞?；驕p小噪聲功率譜密度n0：n0→0，C→∞。在一定范圍內(nèi)增大帶寬B，但不能無(wú)限增大。因?yàn)楫?dāng)B→∞時(shí)，維持同樣的C，B與S/N可互換。即：利用帶寬的增大（代價(jià)）來(lái)?yè)Q取所需求的信噪比的減?。ǖ靡妫?。證明2022/11/9通信原理68信道容量的概念為了增大信息容量2022/11/11通信原理69證明香農(nóng)公式還可寫(xiě)為

可以改寫(xiě)為當(dāng)B→∞時(shí)，則上式變?yōu)?/p>

利用關(guān)系式

因此2022/11/9通信原理69證明香農(nóng)公式還可寫(xiě)為可以改寫(xiě)2022/11/11通信原理70例題5電視圖象可以大致認(rèn)為由300000個(gè)小象元組成。對(duì)于一般要求的對(duì)比度，每一象元大約取10個(gè)可辨別的亮度電平（例如對(duì)應(yīng)黑色、學(xué)灰色、淺灰色、白色等）。假設(shè)對(duì)于任何象元，10個(gè)亮度電平是等概率地出現(xiàn)的，每秒發(fā)送30幀圖象；還已知，為了滿意地重現(xiàn)圖象，要求信噪比S/N為1000（即30dB）。在這種條件下，我們來(lái)計(jì)算傳輸上述信號(hào)所需的帶寬。

2022/11/9通信原理70例題5電視圖象可以大致認(rèn)為由32022/11/11通信原理71例題6解：一個(gè)像元的信息量一幀的信息量一秒的信息量

996000×30=29.9×106bit可見(jiàn)，所求帶寬約為3MHz。

2022/11/9通信原理71例題6解：一幀的信息量一秒的信2022/11/11通信原理72例題6一個(gè)計(jì)算機(jī)用戶打算買(mǎi)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，以便通過(guò)模擬電話線路發(fā)送數(shù)據(jù)。電話線路的信噪比為25dB，話音頻率的范圍為300－3400Hz,試計(jì)算，為保證無(wú)差錯(cuò)傳輸，該電話線路所能獲得的最大信息傳輸速率。解:因?yàn)樾旁氡葹?5dB,所以有由香農(nóng)公式可得，為保證無(wú)差錯(cuò)傳輸，該電話線路所能獲得的最大信息傳輸速率為2022/11/9通信原理72例題6一個(gè)計(jì)算機(jī)用戶打算買(mǎi)一個(gè)2022/11/11通信原理73作業(yè)教材P61習(xí)題3-23-43-132022/11/9通信原理73作業(yè)教材P61習(xí)題2022/11/11通信原理74課堂小測(cè)教材P62習(xí)題3-183-193-202022/11/9通信原理74課堂小測(cè)教材P62習(xí)題2022/11/11通信原理75習(xí)題

計(jì)算機(jī)終端通過(guò)電話信道傳輸數(shù)據(jù)，電話信道帶寬為3.2kHz，信道輸出的信噪比為S/N＝30dB，該終端輸出256個(gè)符號(hào)，且各符號(hào)相互獨(dú)立，等概出現(xiàn)。 （1）計(jì)算信道容量； （2）求無(wú)誤碼傳輸?shù)淖罡叻?hào)速率。BACK2022/11/9通信原理75習(xí)題 計(jì)算機(jī)終端通過(guò)電話信道傳2022/11/11通信原理76Chap3信道與噪聲

2022/11/9通信原理1Chap3信道與噪聲2022/11/11通信原理77本章綱要3.1信道定義與數(shù)學(xué)模型3.2恒參信道及其傳輸特性3.3隨參信道及其傳輸特性3.4分集接收技術(shù)3.5加性噪聲3.6信道容量的概念作業(yè)2022/11/9通信原理2本章綱要3.1信道定義與數(shù)學(xué)模2022/11/11通信原理78信道定義與數(shù)學(xué)模型信道：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ纼纱筇攸c(diǎn)：通信系統(tǒng)中重要的、不可缺少的重要環(huán)節(jié)——傳輸；通信系統(tǒng)中噪聲主要來(lái)源——噪聲的集中表現(xiàn)之處。分類(lèi)：狹義信道無(wú)線信道有線信道廣義信道調(diào)制信道編碼信道2022/11/9通信原理3信道定義與數(shù)學(xué)模型信道：信號(hào)傳輸2022/11/11通信原理79信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.1狹義信道含義：僅包含信號(hào)的傳輸媒介，即習(xí)慣上所說(shuō)的信道。狹義信道有線信道無(wú)線信道電纜光纜短波廣播超短波、微波傳輸

移動(dòng)通信衛(wèi)星通信2022/11/9通信原理4信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.1狹2022/11/11通信原理80信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.2廣義信道包括信號(hào)的各種變換裝置和傳輸媒介的信道。通常有調(diào)制信道和編碼信道兩種。離散信號(hào)媒質(zhì)

收轉(zhuǎn)換器

解調(diào)器

譯碼器

編碼器編碼信道連續(xù)信號(hào)

調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器

調(diào)制信道2022/11/9通信原理5信道定義與數(shù)學(xué)模型3.1.2廣2022/11/11通信原理81信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道范圍：調(diào)制器輸出端→解調(diào)器輸入端共性：有一對(duì)(或多對(duì))輸入、輸出端；線性的；對(duì)信號(hào)有延遲、損耗；無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，仍有噪聲輸出。2022/11/9通信原理6信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道2022/11/11通信原理82信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道模型：二對(duì)端（多對(duì)端）線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)可寫(xiě)成r(t)=so(t)+n(t)=f[si(t)]+n(t)若有f[si(t)]=c(t)*si(t)，或So(ω)=C(ω)Si(ω)

C(ω)：乘性干擾。恒參信道C(ω)=常數(shù)隨參信道C(ω)≠常數(shù)n(t)：加性干擾。2022/11/9通信原理7信道定義與數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道模型：2022/11/11通信原理83信道定義與數(shù)學(xué)模型C(ω)的三種典型形式1.加性噪聲信道2022/11/9通信原理8信道定義與數(shù)學(xué)模型C(ω)的三種2022/11/11通信原理84信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲的線性濾波器2022/11/9通信原理9信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲的2022/11/11通信原理85信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲的線性時(shí)變?yōu)V波器2022/11/9通信原理10信道定義與數(shù)學(xué)模型帶有加性噪聲2022/11/11通信原理86信道定義與數(shù)學(xué)模型編碼信道范圍：編碼器輸出端→譯碼器輸入端模型：Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)無(wú)記憶編碼信道：P(0/0)+P(1/0)=1P(1/1)+P(0/1)=1

轉(zhuǎn)移概率完全由編碼信道的特性所決定。任意一個(gè)碼元的差錯(cuò)與前后碼元的差錯(cuò)不發(fā)生任何依賴關(guān)系。BACK2022/11/9通信原理11信道定義與數(shù)學(xué)模型編碼信道Pe2022/11/11通信原理87恒參信道3.2.1常用的恒參信道明線（架空明線）組成：相互絕緣的平行架空裸線。優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗?。ㄅc電纜相比）。缺點(diǎn)：易受氣候、環(huán)境影響，易受干擾。結(jié)論：已逐漸淘汰。2022/11/9通信原理12恒參信道3.2.1常用的恒參2022/11/11通信原理88恒參信道對(duì)稱(chēng)電纜組成：處于同一保護(hù)套內(nèi)的許多對(duì)相互絕緣的雙導(dǎo)線，每對(duì)的兩根線擰成扭絞狀。優(yōu)點(diǎn)：與外界相互干擾較??；傳輸性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)：損耗比明線大。主要應(yīng)用：用戶電話接入線。2022/11/9通信原理13恒參信道對(duì)稱(chēng)電纜2022/11/11通信原理89恒參信道同軸電纜組成：由同軸的兩根導(dǎo)體組成，其間填充以介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：與外界間相互干擾?。粠挻?。缺點(diǎn)：成本較高（與對(duì)稱(chēng)電纜相比）。應(yīng)用：廣泛。常用的有2種阻抗，一是75Ω，如電視電纜；二是50Ω，如實(shí)驗(yàn)室儀器常用的信號(hào)電纜。2022/11/9通信原理14恒參信道同軸電纜2022/11/11通信原理90恒參信道光纖組成：以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介，光波作為載波的通道。優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗小，頻帶寬，重量輕，線徑細(xì)，耐腐蝕，不受電磁干擾等。缺點(diǎn)：作為完整的通信系統(tǒng)，尚有些器件的技術(shù)問(wèn)題還未能解決。主要應(yīng)用：目前在長(zhǎng)距離干線上應(yīng)用較廣。估計(jì)可能最終全面取代電纜。2022/11/9通信原理15恒參信道光纖2022/11/11通信原理91恒參信道微波中繼微波通常指頻率范圍為300MHz~300GHz的電磁波，包括UHF、SHF、EHF頻段。優(yōu)點(diǎn)：傳輸容量大、通信穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)：需每隔50km左右設(shè)一個(gè)中繼站。應(yīng)用：廣泛。2022/11/9通信原理16恒參信道微波中繼2022/11/11通信原理92恒參信道衛(wèi)星中繼在離地面35860km的赤道上空放置了3顆同步衛(wèi)星，就可實(shí)現(xiàn)除南、北兩極地區(qū)之外的全球覆蓋，從而可實(shí)現(xiàn)全球通信。優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)，覆蓋地域廣，傳輸穩(wěn)定可靠，傳輸容量大。缺點(diǎn)：技術(shù)要求高，一次性投入大。應(yīng)用：廣泛。2022/11/9通信原理17恒參信道衛(wèi)星中繼2022/11/11通信原理93恒參信道3.2.2恒參信道的傳輸特性恒參信道等效線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)采用線性系統(tǒng)分析線性系統(tǒng)的分析方法包括時(shí)域的沖激響應(yīng)（卷積）和頻域的頻率特性（付氏分析）。網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性用幅頻函數(shù)、相頻函數(shù)描述。2022/11/9通信原理18恒參信道3.2.2恒參信道的恒參信道2022/11/11通信原理94理想恒參信道的沖激響應(yīng)為 h(t)=K0δ(t－td)(3.2-5)若輸入信號(hào)為s(t)，則理想恒參信道的輸出為

r(t)=K0s(t－td)

（3.2-6)由此可見(jiàn)，理想恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懯牵?/p>

(1)對(duì)信號(hào)在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；

(2)對(duì)信號(hào)在時(shí)間上產(chǎn)生固定的遲延。這種情況也稱(chēng)信號(hào)是無(wú)失真?zhèn)鬏?。恒參信?022/11/9通信原理19理想恒參信道的沖激響應(yīng)圖3-13理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延-頻率特性

圖3-13理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延-頻2022/11/11通信原理96恒參信道幅頻特性理想幅頻特性：水平直線。實(shí)際電話信道幅頻特性2022/11/9通信原理21恒參信道幅頻特性2022/11/11通信原理97恒參信道特點(diǎn)：僅300~1100Hz內(nèi)平坦;成因：信道中惰性元件（如電感、電容、濾波器等）；影響：模擬信號(hào)：失真；數(shù)字信號(hào)：碼元擴(kuò)展→碼間干擾?？朔鹤陨砀纳疲壕脑O(shè)計(jì)；補(bǔ)償：均衡技術(shù)。2022/11/9通信原理22恒參信道特點(diǎn)：僅300~1102022/11/11通信原理98恒參信道相頻特性理想相頻特性：過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)的直線理想群遲延特性：水平直線。相位—頻率特性理想時(shí)：群遲延—頻率特性2022/11/9通信原理23恒參信道相頻特性相位—頻率特性2022/11/11通信原理99恒參信道群遲延產(chǎn)生信號(hào)畸變示意圖發(fā)送端信號(hào)：三次諧波基波合成波接收端信號(hào)：三次諧波基波合成波2022/11/9通信原理24恒參信道群遲延產(chǎn)生信號(hào)畸變示意2022/11/11通信原理100恒參信道實(shí)際電話信道相頻特性和群延遲特性

實(shí)際中：群遲延不為常數(shù)。說(shuō)明不同的頻率的信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸后，到達(dá)輸出端的相對(duì)時(shí)間不一致。2022/11/9通信原理25恒參信道實(shí)際電話信道相頻特性和2022/11/11通信原理101恒參信道特點(diǎn)：僅小范圍平坦；成因：同幅頻特性；影響：模擬信號(hào)：失真（但人耳對(duì)相位失真不敏感）數(shù)字信號(hào)：碼間干擾克服：同幅頻特性。幅頻失真和相頻失真都是線性失真。造成失真的其他因素：非線性畸變、頻率偏移及相位抖動(dòng)等2022/11/9通信原理26恒參信道特點(diǎn)：僅小范圍平坦；2022/11/11通信原理102例題1教材P60習(xí)題3-3

設(shè)某一恒參信道可用圖3-1所示的線性二端網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效。試求它的傳輸函數(shù)，并說(shuō)明信號(hào)通過(guò)該信道時(shí)會(huì)產(chǎn)生哪些失真？解：該網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)為幅頻特性相頻特性2022/11/9通信原理27例題1教材P60習(xí)題3-32022/11/11通信原理103例題1

群遲延特性

輸出信號(hào) 因?yàn)閨H(ω)|≠常數(shù)，φ(ω)與ω呈非線性關(guān)系，即群遲延特性τ(ω)≠常數(shù)，因此會(huì)產(chǎn)生幅頻失真和相頻失真（或群遲延失真）。2022/11/9通信原理28例題1 群遲延特性2022/11/11通信原理104例題2設(shè)某恒參信道的幅頻特性為，其中，td為常數(shù)，試確定信號(hào)s(t)通過(guò)該信道后輸出信號(hào)表達(dá)式，并討論之。解：方法一：經(jīng)過(guò)傅里葉反變換可得：2022/11/9通信原理29例題2設(shè)某恒參信道的幅頻特性為2022/11/11通信原理105例題2方法二：BACK2022/11/9通信原理30例題2方法二：BACK2022/11/11通信原理106隨參信道3.3.1常用的隨參信道陸地移動(dòng)信道電波傳播方式自由空間傳播直射波接收天線的功率自由空間波損耗反射波折射波散射波2022/11/9通信原理31隨參信道3.3.1常用的隨參圖3-17移動(dòng)信道的傳播路徑圖3-17移動(dòng)信道的傳播路徑圖3-18平滑表面反射圖3-18平滑表面反射圖3–19電波折射示意圖

圖3–19電波折射示意圖

P61習(xí)題3-62022/11/11通信原理110則可得接收機(jī)天線上獲得的功率為自由空間路徑損耗為或P61習(xí)題3-62022/11/9通信原理35則可得接收機(jī)天2022/11/11通信原理111隨參信道短波電離層反射短波是指頻率范圍為3~30MHz（波長(zhǎng)10~100m）的電磁波。傳播路徑利用離地面60~600km的電離層反射信號(hào)。電離層分為D、E、F1、F2四層，其中D、F1夜間消失，F(xiàn)2是反射層。工作頻率演示2022/11/9通信原理36隨參信道短波電離層反射演示2022/11/11通信原理112隨參信道優(yōu)點(diǎn)：可以利用天然的、不易摧毀的中繼層，傳輸距離遠(yuǎn)，受地形影響小。缺點(diǎn)：傳輸可靠性差。應(yīng)用：短波AM廣播，數(shù)據(jù)通信。通信距離最大為8000km，隨高度增加而減小。F2二次反射一次反射2022/11/9通信原理37隨參信道優(yōu)點(diǎn)：可以利用天然的、2022/11/11通信原理113隨參信道超短波/微波對(duì)流層散射超短波是指頻率30~300MHz（波長(zhǎng)為1~10m）的電磁波機(jī)理特點(diǎn)：與短波電離層反射信道類(lèi)似，僅是一跳距離要近得多，常為100~500km。應(yīng)用：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、干線通信2022/11/9通信原理38隨參信道超短波/微波對(duì)流層散射2022/11/11通信原理114隨參信道3.3.2隨參信道的特性隨參信道傳輸媒質(zhì)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：對(duì)信號(hào)的衰耗隨時(shí)間而變；傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間而變；多徑傳播（引起選擇性衰落效應(yīng)，對(duì)通信危害極大）。2022/11/9通信原理39隨參信道3.3.2隨參信道的2022/11/11通信原理115隨參信道多徑傳播（多徑效應(yīng)）含義：從同一發(fā)射點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)由多條路徑傳輸后到達(dá)同一接收點(diǎn)，從而總接收信號(hào)為多路信號(hào)之合成的現(xiàn)象。形式：電波從電離層的一次反射和多次反射；電離層反射區(qū)高度所形成的細(xì)多徑；地球磁場(chǎng)引起的尋常波和非尋常波；電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象。2022/11/9通信原理40隨參信道多徑傳播（多徑效應(yīng)）2022/11/11通信原理116隨參信道2022/11/9通信原理41隨參信道2022/11/11通信原理117隨參信道分析設(shè)發(fā)射信號(hào)為單頻正弦波，則經(jīng)多徑傳輸后的總接收信號(hào)r(t)為第i條路經(jīng)的接收信號(hào)振幅第i條路經(jīng)的傳輸延時(shí)實(shí)際中，可將它看成一個(gè)窄帶隨機(jī)過(guò)程。

2022/11/9通信原理42隨參信道分析設(shè)發(fā)射信號(hào)為單頻正2022/11/11通信原理118隨參信道通常情況下，X(t)和Y(t)

都服從正態(tài)分布，且均值為0，方差相等。瑞利分布均勻分布2022/11/9通信原理43隨參信道通常情況下，X(t)和2022/11/11通信原理119隨參信道結(jié)論X(t)、Y(t)緩變→V(t)、φ(t)緩變→

r(t)為窄帶隨機(jī)過(guò)程。時(shí)域（波形）：確知的等幅波→包絡(luò)忽強(qiáng)忽弱的隨機(jī)調(diào)幅波，即衰落。頻域（頻譜）：?jiǎn)胃V線→窄帶，即頻譜彌散（頻譜展寬）。例子2022/11/9通信原理44隨參信道結(jié)論例子2022/11/11通信原理120隨參信道對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的影響：發(fā)信號(hào)：即：發(fā)信號(hào)在時(shí)間軸上被展寬。這種失真類(lèi)似于該信號(hào)通過(guò)濾波器后的失真∴信道可看成是一個(gè)帶限濾波器接收信號(hào)：受多徑傳播的影響變?yōu)椋航邮招盘?hào)2022/11/9通信原理45隨參信道對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的影響：發(fā)信2022/11/11通信原理121隨參信道τ是兩條路徑信號(hào)的相對(duì)時(shí)延差

模型的傳輸特性為2022/11/9通信原理46隨參信道τ是兩條路徑信號(hào)的相對(duì)2022/11/11通信原理122隨參信道頻率選擇性衰落兩徑傳播分析模型的傳輸特性看成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)幅頻特性：討論2022/11/9通信原理47隨參信道頻率選擇性衰落分析模型2022/11/11通信原理123隨參信道說(shuō)明：信號(hào)頻率不同時(shí)受到的衰減不一樣，且衰減量與τ有關(guān)。τ的值隨日常時(shí)間而變化。∴兩徑傳播的幅頻特性取決討論：處為零點(diǎn)為避免頻率選擇性衰落，應(yīng)2022/11/9通信原理48隨參信道說(shuō)明：信號(hào)頻率不同時(shí)受2022/11/11通信原理124隨參信道多徑傳播設(shè)多徑傳播最大相對(duì)時(shí)延差為τmax于是傳輸信號(hào)的帶寬應(yīng)滿足在工程設(shè)計(jì)中，為了保證接收信號(hào)質(zhì)量，通常選擇信號(hào)帶寬。對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊憘鬏斔俾矢摺盘?hào)帶寬大→易受頻率選擇性衰落→碼間干擾。因而，需限制數(shù)字傳輸速率RB。2022/11/9通信原理49隨參信道多徑傳播設(shè)多徑傳播最大2022/11/11通信原理125例題3（P61習(xí)題3-11）假設(shè)某隨參信道具有兩條路徑，路徑時(shí)延差為τ=1ms，試求該信道在哪些頻率上傳輸損耗最大？哪些頻率上傳輸信號(hào)最有利？解：根據(jù)兩徑傳播模型，模型傳輸特性為假設(shè)該隨參信道兩條路徑對(duì)信號(hào)的衰減系數(shù)相同（均為V0），則該信道的幅頻特性為：2022/11/9通信原理50例題3（P61習(xí)題3-11）假2022/11/11通信原理126例題3

當(dāng)時(shí)，對(duì)傳輸信號(hào)最有利，此 時(shí)出現(xiàn)傳輸極點(diǎn)： 當(dāng)時(shí)，對(duì)傳輸信號(hào)損耗最 大，此時(shí)出現(xiàn)傳輸零點(diǎn)：BACK2022/11/9通信原理51例題3 當(dāng)2022/11/11通信原理127分集接收技術(shù)1.分集接收的概念抗快衰落技術(shù)按廣義信道的含義說(shuō)，分集接收可看作是隨參信道中的一個(gè)組成部分或一種改造形式，而改造后的隨參信道，衰落特性將得到改善。分集的含義①使各路徑信號(hào)相互獨(dú)立（分散接收）②適當(dāng)合并→系統(tǒng)性能↑（集中處理）2022/11/9通信原理52分集接收技術(shù)1.分集接收的概2022/11/11通信原理128分集接收技術(shù)2.分集接收的方式（1）空間分集——使用空間多個(gè)天線（2）頻率分集——使用多個(gè)頻率傳同一信息（3）角度分集——天線指向不同（4）極化分集——接收水平、垂直極化波空間分集和頻率分集用得較多。分集方法均不是互相排斥的。在實(shí)際使用時(shí)可以是組合式的。2022/11/9通信原理53分集接收技術(shù)2.分集接收的方2022/11/11通信原理129分集接收技術(shù)3.各分散的信號(hào)進(jìn)行合并的方法最佳選擇式：選擇信噪比最好的一個(gè)接收等增益相加式：各支路等增益相加最大比值相加式：使增益和本支路信噪比成正比后相加GM=N2022/11/9通信原理54分集接收技術(shù)3.各分散的信號(hào)進(jìn)2022/11/11通信原理130例題4（P62習(xí)題3-15）某空間分集系統(tǒng)采用4重分集，試分別計(jì)算選擇式合并、等增益合并及最大比值合并方法的合并增益？解：已知分集支路數(shù)N=4選擇式合并的合并增益等增益合并的合并增益最大比值合并的合并增益性能：3>2>12022/11/9通信原理55例題4（P62習(xí)題3-15）某2022/11/11通信原理131分集接收技術(shù)

BACK2022/11/9通信原理56分集接收技術(shù) BACK2022/11/11通信原理132加性噪聲3.5.1概述含義以相加方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行干擾的噪聲。需注意：它將影響信噪比SNR；它有別于乘性干擾；在通信系統(tǒng)模型中，加性噪聲集中在信道中加入，實(shí)際上它是一種等效表示。2022/11/9通信原理57加性噪聲3.5.1概述2022/11/11通信原理133加性噪聲按來(lái)源分類(lèi)人為噪聲：人類(lèi)活動(dòng)引起的噪聲。如無(wú)線電噪聲、工業(yè)噪聲等。自然噪聲：自然界存在的各種電磁波源引起的噪聲。如天體輻射、閃電、大氣電暴等。內(nèi)部噪聲：系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的各種噪聲。如熱噪聲、散彈噪聲、電源哼聲等。2022/11/9通信原理58加性噪聲按來(lái)源分類(lèi)2022/11/11通信原理134加性噪聲按性質(zhì)分類(lèi)“確知”噪聲：這里的“確知”是相對(duì)下面的隨機(jī)噪聲，嚴(yán)格說(shuō)它亦是隨機(jī)的。隨機(jī)噪聲：無(wú)法預(yù)知，不能消除的噪聲。如：?jiǎn)晤l干擾、脈沖干擾、起伏噪聲等。2022/11/9通信原理59加性噪聲按性質(zhì)分類(lèi)2022/11/11通信原理135加性噪聲對(duì)通信系統(tǒng)的影響單頻噪聲不是所有的通信系統(tǒng)中都有的而且也比較容易防止；脈沖噪聲由于具有較長(zhǎng)的安靜期，故對(duì)模擬話音信號(hào)的影響不大。但是在數(shù)字通信中，它的影響是不容忽視的。起伏噪聲既不能避免，且始終存在。因此一般來(lái)說(shuō)，它是影響通信質(zhì)量的主要因素之一。2022/11/9通信原理60加性噪聲對(duì)通信系統(tǒng)的影響2022/11/11通信原理136加性噪聲3.5.2起伏噪聲無(wú)論在時(shí)域內(nèi)還是在頻域內(nèi)他們總是普遍存在和不可避免的。特點(diǎn)是：1.在很寬的頻率范圍內(nèi)，存在著大體不變的平均功率譜密度；2.由大量互相獨(dú)立的任意分布的隨機(jī)雜波疊加而成；3.平均直流分量為零。2022/11/9通信原理61加性噪聲3.5.2起伏噪聲2022/