32恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懡虒W(xué)材料

第三章信道與干擾數(shù)字通信原理主要內(nèi)容

3.1概述3.2恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>

3.3變參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>

3.4變參信道特性的改善

3.5信道噪聲3.6信道容量數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院3.2恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?

典型的恒參信道2信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件3

幅度－頻率畸變4

相位－頻率畸變5其他影響6數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院3.2恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>

恒參信道1

典型的恒參信道2信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件3

幅度－頻率畸變4

相位－頻率畸變5其他影響6數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院典型的恒參信道明線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜光纜地面微波視距傳播衛(wèi)星中繼信道數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院明線(xiàn)明線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)通常采用銅線(xiàn)、鋁線(xiàn)或鋼線(xiàn)（鐵線(xiàn)），線(xiàn)徑為3mm左右。對(duì)銅、鋁線(xiàn)來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)距傳輸?shù)淖罡咴试S頻率為150kHz左右，可復(fù)用16個(gè)話(huà)路；短距傳輸時(shí)，有時(shí)傳輸頻率可達(dá)300kHz左右，可再增開(kāi)12個(gè)話(huà)路。明線(xiàn)信道易受天氣變化和外界電磁干擾，通信質(zhì)量不夠穩(wěn)定，信道容量較小，不能傳輸視頻信號(hào)和高速數(shù)字信號(hào)。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院典型的恒參信道明線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜光纜地面微波視距傳播衛(wèi)星中繼信道數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院雙絞線(xiàn)最古老但又是最常用的傳輸媒體。把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線(xiàn)并排放在一起，然后用規(guī)則的方法扭絞起來(lái)就構(gòu)成了雙絞線(xiàn)。模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可以使用雙絞線(xiàn)，其通信距離一般為幾到十幾公里。雙絞線(xiàn)的價(jià)格便宜，性能良好，使用廣泛。雙絞線(xiàn)采用的導(dǎo)線(xiàn)越粗，通信距離就越遠(yuǎn)，但導(dǎo)線(xiàn)的價(jià)格也越高。為了提高雙絞線(xiàn)的抗電磁干擾的能力，可在雙絞線(xiàn)的外面再加上一個(gè)用金屬絲編織成的屏蔽層，這種加屏蔽層的雙絞線(xiàn)稱(chēng)為屏蔽雙絞線(xiàn)，相對(duì)于無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)來(lái)說(shuō)，價(jià)格要貴一些。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院典型的恒參信道明線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜光纜地面微波視距傳播衛(wèi)星中繼信道數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院同軸電纜同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅制芯線(xiàn)（單股實(shí)心線(xiàn)或多股絞合線(xiàn)）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層以及保護(hù)塑料外層組成50Ω同軸電纜75Ω同軸電纜數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院典型的恒參信道明線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜光纜地面微波視距傳播衛(wèi)星中繼信道數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院光纜光纖通信是利用光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱(chēng)光纖）傳遞光脈沖來(lái)進(jìn)行通信。有光脈沖相當(dāng)于1，沒(méi)有相當(dāng)于0，由于可見(jiàn)光的頻率非常高，約為每秒108量級(jí)，因此光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前其他各種傳輸媒體的帶寬。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院光纜光纖的優(yōu)點(diǎn)：傳輸頻帶非常寬，通信容量大。傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)，對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)?？估纂姾碗姶鸥蓴_性能好。這在有大電流脈沖干擾的環(huán)境下尤為重要。無(wú)串音干擾，保密性好，不易被竊聽(tīng)或截取數(shù)據(jù)。體積小，重量輕。這在現(xiàn)有電纜管道已擁擠不堪的情況下特別有利。光纖的缺點(diǎn)兩根光纖要精確的連接比較困難，一般的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員難以掌握這項(xiàng)技術(shù)光電接口價(jià)格也比較昂貴。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院典型的恒參信道明線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜光纜地面微波視距傳播衛(wèi)星中繼信道數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院地面微波視距傳播微波在空間是直線(xiàn)傳播，而地球表面是個(gè)曲面，因此傳輸距離受到限制，一般只有50公里左右，若采用100米高的天線(xiàn)塔，可增大到100公里。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，必須在一條無(wú)線(xiàn)電通信信道的兩個(gè)終端之間建立若干個(gè)中繼站。中繼站把前一站送來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后再發(fā)送到下一站，故稱(chēng)為“接力”數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院地面微波視距傳播微波接力通信的主要優(yōu)點(diǎn)微波波段頻率高，頻段范圍寬，信道容量大。因?yàn)楣I(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低得多，對(duì)微波通信的危害比對(duì)短波和米波通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高。微波接力信道能夠通過(guò)有線(xiàn)線(xiàn)路難于通過(guò)或不易架設(shè)的地區(qū)（如高山、水面），故有較大的機(jī)動(dòng)靈活性，抗自然災(zāi)害的能力也較強(qiáng)，因而可靠性較高。微波接力通信與相同容量和長(zhǎng)度的電纜載波通信相比，建設(shè)投資少，見(jiàn)效快。微波接力通信的缺點(diǎn)相鄰站之間必須直視，不能有障礙物。有時(shí)一個(gè)天線(xiàn)發(fā)射出的信號(hào)也會(huì)分成幾條略有差別的路徑到達(dá)接受天線(xiàn)，因而造成失真。微波的傳播有時(shí)也會(huì)受到惡劣氣候的影響。與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差。平時(shí)對(duì)大量的中繼站的使用和維護(hù)要耗費(fèi)一定的人力和物力，生產(chǎn)高可靠性的無(wú)人中繼站并不容易。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院典型的恒參信道明線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜光纜地面微波視距傳播衛(wèi)星中繼信道數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院衛(wèi)星中繼通信衛(wèi)星通信是在地球站之間利用位于3萬(wàn)6千公里高空的人造同步地球衛(wèi)星作為中繼器的一種微波接力通信。衛(wèi)星是在太空的無(wú)人值守的微波通信中繼站。衛(wèi)星通信的主要優(yōu)缺點(diǎn)和地面微波通信差不多。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院衛(wèi)星中繼通信衛(wèi)星中繼通信的優(yōu)點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)衛(wèi)星通信的頻帶很寬，通信容量很大，信號(hào)所受的干擾也小，通信比較穩(wěn)定衛(wèi)星中繼通信的缺點(diǎn)衛(wèi)星通信有較大的傳播時(shí)延數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院3.2恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>

恒參信道1

典型的恒參信道2信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件3

幅度－頻率畸變4

相位－頻率畸變5其他影響6數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鞑l件要使任意一個(gè)信號(hào)通過(guò)線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形失真，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性應(yīng)該具備以下兩個(gè)理想條件系統(tǒng)函數(shù)的幅頻特性H(ω)是一個(gè)不隨頻率變化的常數(shù)。系統(tǒng)函數(shù)的相頻特性φ(ω)為一過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，即群時(shí)延為常數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的傳輸系統(tǒng)函數(shù)數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鞑l件系統(tǒng)函數(shù)的幅頻特性H(ω)是一個(gè)不隨頻率變化的常數(shù)。系統(tǒng)函數(shù)的相頻特性φ(ω)為一過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，即群時(shí)延為常數(shù)。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鞑l件信道的相頻特性還經(jīng)常用群遲延——頻率特性來(lái)衡量，所謂群遲延——頻率特性，就是相位特性對(duì)頻率的導(dǎo)數(shù)，若相位頻率特性用φ(ω)表示，群遲延用τ(ω)表示，則系統(tǒng)函數(shù)的幅頻特性是一個(gè)不隨頻率變化的常數(shù)。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鞑l件恒參信道并不是理想網(wǎng)絡(luò)，其參數(shù)隨時(shí)間不變化或變化特別緩慢，不可避免會(huì)產(chǎn)生線(xiàn)性畸變線(xiàn)性畸變是由于網(wǎng)絡(luò)特性不理想所造成的畸變，主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)幅頻特性和相頻特性不理想造成的，線(xiàn)性畸變與非線(xiàn)性畸變的區(qū)別是線(xiàn)性畸變不會(huì)產(chǎn)生新的頻率成分。線(xiàn)性畸變對(duì)信號(hào)的主要影響可用幅度—頻率畸變和相位—頻率畸變（群遲延—頻率特性）來(lái)衡量數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院3.2恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?

典型的恒參信道2信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件3

幅度－頻率畸變4

相位－頻率畸變5其他影響6數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院幅度－頻率畸變幅度—頻率畸變，即幅頻畸變，是由于信道幅頻特性不理想造成的。理想的信道幅頻特性在通帶內(nèi)應(yīng)是平的，即對(duì)所有通帶內(nèi)的各頻率分量的衰耗應(yīng)是一樣的,信號(hào)的各個(gè)頻率分量不會(huì)因通過(guò)信道傳輸而發(fā)生畸變。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院幅度－頻率畸變實(shí)際中的信道不可能有這樣理想的幅頻特性。典型音頻電話(huà)信道的相對(duì)衰耗曲線(xiàn)dB302010f(Hz)120024003600數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院幅度－頻率畸變一般數(shù)字信號(hào)是矩形波或升余弦波，具有豐富的頻率成分，如果信道幅頻特性不均勻，將使各頻率受到不同的衰耗，從而使波形發(fā)生畸變?cè)跀?shù)字信號(hào)傳輸中，將會(huì)引起相鄰數(shù)字信號(hào)波形之間在時(shí)間上的相互重疊，造成碼間串?dāng)_（碼元之間相互串?dāng)_）。為了減小幅度—頻率畸變，在設(shè)計(jì)總的電話(huà)信道傳輸特性時(shí)，一般都要求把幅度—頻率畸變控制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)改善電話(huà)信道中的濾波性能通過(guò)一個(gè)線(xiàn)性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)使衰耗特性曲線(xiàn)變得平坦——均衡數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院3.2恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?

典型的恒參信道2信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件3

幅度－頻率畸變4

相位－頻率畸變5其他影響6數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院相位－頻率畸變相頻畸變是由于信道相頻特性不理想造成的，是信道的相位－頻率特性或群遲延－頻率特性偏離理想特性曲線(xiàn)而引起的畸變理想相頻特性如果相頻特性曲線(xiàn)偏離線(xiàn)性關(guān)系就會(huì)引起波形失真，即產(chǎn)生相頻畸變

數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院相位－頻率畸變?nèi)硕鷮?duì)相頻畸變不太敏感——對(duì)模擬話(huà)音通信影響不大相頻畸變將會(huì)引起嚴(yán)重的碼間串?dāng)_——嚴(yán)重影響數(shù)字通信研究數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)，一定要重視相頻畸變對(duì)信號(hào)傳輸帶來(lái)的影響。非單一頻率信號(hào)通過(guò)信道引起的畸變數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院非單一頻率信號(hào)通過(guò)信道引起的畸變基波諧波合成波信道群延時(shí)不理想輸入信號(hào)基波與三次諧波幅度比2：1信號(hào)的基波和三次諧波經(jīng)信道傳輸后的遲延分別為π和2π

基波諧波合成波拖尾數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院相頻畸變特性信道中的帶通濾波器和電感線(xiàn)圈是帶來(lái)相頻畸變的主要因素相頻畸變?cè)谛诺李l帶邊緣表現(xiàn)得更為嚴(yán)重這種畸變不會(huì)產(chǎn)生新的頻率成分，是一種線(xiàn)性畸變可以采取相位均衡補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償群遲延畸變可以嚴(yán)格限制已調(diào)信號(hào)的頻譜，使它保持在信道的線(xiàn)性相移范圍內(nèi)傳輸。可采用均衡器對(duì)不是線(xiàn)性的相頻特性加以補(bǔ)償。數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院3.2恒參信道及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?

典型的恒參信道2信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件3

幅度－頻率畸變4

相位頻率畸變5其他影響6數(shù)字通信原理重慶大學(xué)通信工程學(xué)院