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1、第二章信道和噪聲2.1信道的定義和數(shù)學模型2.2恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?.3隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?.4信道內的噪聲（干擾）2.5隨機信號分析2.6通信中常見的幾種噪聲2.7隨機過程通過線性系統(tǒng)2.8信道容量及香農(nóng)公式2.1信道的定義和數(shù)學模型1.信道的定義及分類信道是信號的傳輸媒質。具體地說，信道是指由有線或無線線路提供的信號通路；抽象地說，信道是指定的一段頻帶，它讓信號通過，同時又給信號以限制和損害。信道的作用是傳輸信號。信道可大體分為兩類：狹義信道和廣義信道。廣義信道通常也可分成兩種：調制信道和編碼信道。2.信道的數(shù)學模型（1）調制信道模

2、型通過對調制信道進行大量的考察之后，可發(fā)現(xiàn)它有如下主要特性：①有一對（或多對）輸入端，則必然有一對（或多對）輸出端；②絕大部分信道是線性的，即滿足疊加原理；③信號通過信道需要一定的延遲時間；④信道對信號有損耗（固定損耗或時變損耗）；⑤即使沒有信號輸入，在信道的輸出端仍可能有一定的功率輸出（噪聲）。（2）編碼信道模型編碼信道是包括調制信道及調制器、解調器在內的信道。它與調制信道模型有明顯的不同：即調制信道對信號的影響是通過k（t）和n（t）使調制信號發(fā)生“模擬”變化；而編碼信道對信號的影響則是一種數(shù)字序列的變換，即把一種數(shù)字序列變換成另一種數(shù)字序列，故有

3、時把編碼信道看成是一種數(shù)字信道。2.2恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?.恒參信道的特點恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懖浑S時間而變，或者隨時間變化很緩慢，通常若在數(shù)字信號中幾個最長符號時間內，信道特性基本不變即可認為此信道為恒參信道。有線信道為典型的恒參信道，有代表性的例子如下。（1）對稱電纜對稱電纜是在同一保護套內有許多對相互絕緣的雙導線的傳輸媒質。（2）同軸電纜同軸電纜由同軸的兩個導體構成，外導體是一個圓柱形的空管（在可彎曲的同軸電纜中，它可以由金屬絲編織而成），內導體是金屬線（芯線）。（3）光纖信道以光導纖維（簡稱光纖）為傳輸媒質、光波為載波的光纖信道，可

4、提供極大的傳輸容量。無線信道中的中、長波通信，超短波及微波視距通信等基本上也屬于恒參信道，舉例如下。（1）無線電視距中繼無線電視距中繼是指工作頻率在超短波和微波波段時，電磁波基本上沿視線傳播，通信距離依靠中繼方式延伸的無線電線路。（2）衛(wèi)星中繼信道人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一種特殊形式。2.恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺缹π盘杺鬏數(shù)挠绊懼饕蔷€性畸變，線性畸變是由于網(wǎng)絡特性不理想所造成的，具體從幅頻特性和相頻特性兩方面進行討論。（1）幅度-頻率畸變幅度-頻率畸變即幅頻畸變，它是由于信道幅頻特性不理想造成的。（2）相位-頻率畸變（群遲延畸變）

5、相頻畸變是由于信道相頻特性不理想造成的。理想的相頻特性曲線是通過原點的斜率為K的一條直線。所謂相位-頻率畸變，是指信道的相位-頻率特性偏離線性關系所引起的畸變。信道的相位—頻率特性還經(jīng)常用群遲延-頻率特性來衡量。3.減小畸變的措施相位-頻率畸變（群遲延畸變）如同幅頻畸變一樣，也是一種線性畸變。因此，采取相位均衡技術也可以補償群遲延畸變。2.3隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?.隨參信道的特點（1）短波電離層反射信道短波是指波長為100～10m（相應的頻率為3～30MHz）的無線電波。在短波電離層反射信道中，多徑傳播現(xiàn)象對信號傳輸?shù)挠绊懽畲?，引起多徑傳播的主要?/p>

6、因如下：①電波經(jīng)電離層的一次反射和多次反射；②幾個反射層高度不同；③地球磁場引起的電磁波束分裂成尋常波與非尋常波。④電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象；（2）對流層散射信道對流層散射信道是一種超視距的傳播信道，其中一跳的傳播距離約為100～500km，可工作在超短波和微波波段。①衰落散射信號電平是不斷隨時間變化的，這些變化分為慢衰落（長期變化）和快衰落（短期變化）。a.慢衰落。b.快衰落。②傳播損耗③信道的允許頻帶脈沖信號通過帶限系統(tǒng)后，波形也被展寬，而且系統(tǒng)頻帶越窄，波形展寬越多。從這一角度來看，散射信道好像是一個帶限濾波器，其允許頻帶定義為式中τm——

7、最大多徑時延差。從以上兩種典型的隨參信道的例子可以看出，隨參信道的傳輸媒質具有以下三個特點：①對信號的衰耗隨時間而變化；②傳輸?shù)臅r延隨時間而變；③多徑傳播。2.隨參信道對信號傳輸?shù)挠绊懀?）一般衰落（頻率彌散現(xiàn)象）由于電離層反射、散射及對流層散射，電波從發(fā)射點出發(fā)可能經(jīng)多條路徑到達接收點，這種現(xiàn)象稱“多徑傳播”。若設發(fā)射信號為Acosωct,則經(jīng)過n條路徑傳播后的接收信號R（t）可用下式表述：式中，ai（t）——總共n條多徑信號中第i條路徑到達接收端的隨機幅度；tdi（t）——第i條路徑對應于它的延遲時間；φi（t）——相應的隨機相位，即φi（t）=

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