【正文】 鄰數(shù)字信號波形之間在時間上的相互重疊，即碼間串?dāng)_。 29 恒參信道模型 H(ω)=? H(ω) ? e j φ (ω) eo(t)=ei(t) ?h(t) +n(t) H(ω) ei(t) eo(t) n(t) 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? h(t) H(w)——∣H(w)∣ ∣H(w)∣≠k( 常數(shù) )，產(chǎn)生幅頻畸變。使原信號中不同頻率振幅相對大小發(fā)生變化，導(dǎo)致信號波形失真。 F一般為線性時不變系統(tǒng)： 30 31 32 33 34 35 36 信號無失真?zhèn)鬏斒且环N理想情況，所謂無失真?zhèn)鬏斒侵赶到y(tǒng)輸出信號與輸入信號相比，只有信號幅度大小和出現(xiàn)時間先后的不同，而波形上沒有變化。即： 在幅度上有固定的衰減，在時間上有固定的延時。 H(ω) vi(t) vo(t)=K0vi(ttd) 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? 37 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? 信號通過線性系統(tǒng)不失真的條件是該系統(tǒng)的傳輸函數(shù) H(ω)=? H(ω) ? e j υ (ω)滿足下述條件 ? H(ω) ? = K0 υ (ω) = － ωtd ??? ? H(ω) ? = K0 υ (ω) =－ ωtd ω 38 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? 在信道有效的傳輸帶寬內(nèi)， ? H(ω) ?不是恒定不變的，而是隨頻率的變化有所波動。這種振幅頻率特性的不理想導(dǎo)致信號通過信道時波形發(fā)生失真，稱為幅度頻率失真。 ∣ H(?)∣≠k( 常數(shù) )， 產(chǎn)生幅頻畸變，也稱 頻率失真，屬于線性 失真。 恒參信道對信號的影響主要是線性畸變 ——幅頻特性和相頻特性 39 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? （ 2）相位－頻率畸變（群延遲畸變） ? ???? ?? ???? ? ? ?d d???? ?＝用群遲延頻率特性來描述相頻特性： 理想信道的相頻特性 信號的不同頻率成分在信道傳輸時有相同的群延遲，信號不發(fā)生畸變。 )( ?Hf0B P F 頻率特性)( ??f工程設(shè)計時，應(yīng)使 ∣ H(ω)∣ 畸變范圍及 τ (ω)誤差范圍符合要求。采用均衡技術(shù)可減小信號的畸變。 40 vi(t)=sinωt+1/ 2sin3ωt vo(t)=1/2sin ωt +1/2sin3ωt (a)輸入信號波形 (b)輸出信號波形 只對基波衰減的信道產(chǎn)生的失真 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? 41 信號相位頻率失真 —群延遲失真 由于信號的各次諧波通過信道后的相位關(guān)系發(fā)生改變，疊加后波形就產(chǎn)生了失真，稱為相位頻率失真。由于相位頻率特性的非線性性轉(zhuǎn)化為時延不一致而導(dǎo)致的失真，以稱為群時延頻率失真。 Ψ (?) ≠ ?td ， 產(chǎn)生相位畸變。 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? 42 恒參信道相頻特性及群延遲頻率特性 td(ω)= dφ(ω)/dω 43 通過對基波相移 π、 對三次諧波相移2π的信道產(chǎn)生的失真 vi(t)=sinωt+1/ 2sin3ωt vo(t)=sin ω(tT/2) +1/2sin3ω(tT/3) (a)輸入信號波形 (b)輸出信號波形 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? 44 當(dāng)前大多數(shù)的數(shù)據(jù)通信都是通過恒參信道（或近似恒參信道）進(jìn)行的，如有線信道、微波信道、衛(wèi)星信道等都是恒參信道。 恒參信道的主要特點(diǎn)是可以把信道等效成一個線性時不變網(wǎng)絡(luò)，傳輸技術(shù)主要解決由線性失真引起的符號間干擾和由信道引入的加性噪聲所造成的判斷失誤。 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊? 45 減小畸變的措施 減小幅度 頻率畸變的措施：改善電話信道中的濾波性能，或者再通過一個線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，使衰耗特性曲線變得平坦。這后一措施通常稱之為“均衡”。 減小相位 頻率畸變的措施：采取相位均衡技術(shù)補(bǔ)償群遲延畸變。 除此之外，還存在其它類型影響信號傳輸?shù)囊蛩亍? 46 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 隨參信道的特性隨時間變化較快，它的特性比恒參信道復(fù)雜的多，對信號影響較為嚴(yán)重，隨參信道均為 “ 無線信道 ” 。 短波電離層反射信道 和 對流層散射信道 是兩種典型的隨參信道。它們的特點(diǎn)是都存在時變多徑傳播引起的選擇性衰落，常常統(tǒng)稱為衰落信道。這兩種信道都包括大氣層，具有很強(qiáng)的大氣噪聲是它們共同的特征。 47 信號在隨參信道中傳輸?shù)奶攸c(diǎn) （ 1）多徑傳播現(xiàn)象。即由發(fā)射端發(fā)出的信號可能通過多條路徑到達(dá)接收點(diǎn)。 （ 2）就每條路徑的信號而言，它相對于發(fā)射信號的衰減和時延都是隨時間作不規(guī)則的隨機(jī)變化。 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 48 （波長 100－ 10m， 頻率 3－ 30MHz） 離地面 60~600km的大氣層稱為電離層。實際觀察表明，電離層可分為 D、 E、 F F2四層。F2是反射層，其高度為 250~300km， 故一次反射的最大距離約為4000km， 如果通過兩次反射，通信距離可達(dá) 8000km。 短波電離層反射 當(dāng)電波在這樣的電離層中傳播時，因逐步折射使軌道發(fā)生彎曲，從而在某一高度將產(chǎn)生全反射。短波電磁波從電離層反射的傳播路徑如圖所示。 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 49 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 多徑傳播 在短波電離層反射信道中，引起多徑傳播的主要原因如下： (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)電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象； (4)地球磁場引起的電磁波束分裂成尋常波與非尋常波。 以上四種情況下，多徑傳播的示意如圖所示。由于第一種情況下的路程時延差最大，可達(dá)幾毫秒，故它不僅引起快衰落，而且還會產(chǎn)生多徑時延失真。相比之下，其它三種情況屬于細(xì)多徑，主要的影響是快衰落。 快衰落信號的振幅大體上服叢廣義瑞利分布，通常，為了克服快衰落的影響，一般采用分集接收的辦法。 50 多徑傳播對信號產(chǎn)生的影響： （ 1）產(chǎn)生瑞利型衰落，從波形上看，波幅恒定頻率單一的載波信號變成了包絡(luò)和相位受到調(diào)制的窄帶信號。 （ 2）引起頻率彌散，單一頻率變成窄帶頻譜。 （ 3）頻率選擇性衰落。 51 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 應(yīng)用 短波電離層反射信道過去是、現(xiàn)在仍然是遠(yuǎn)距離傳輸?shù)闹匾诺乐?。這是因為 (1)要求的功率較小，終端設(shè)備的成本較低； (2)傳播距離遠(yuǎn)； (3)受地形限制較小； (4)有適當(dāng)?shù)膫鬏旑l帶寬度； (5)不易受到人為破壞。這一點(diǎn)在軍事通信上有重要意義。 但是，它也存在以下缺點(diǎn)： (1)傳輸可靠性差，電離層中的異常變化 (如電離層騷動、電離層暴變等 )會引起較長時間的通信中斷，傳播可靠性一般只能達(dá)到 ； (2)需要經(jīng)常更換工作頻率，因而使用較復(fù)雜； (3)存在快衰落與多徑時延失真； (4)干擾電平高。 52 對流層散射信道 對流層散射信道 在對流層中，由于大氣湍流運(yùn)動等原因，產(chǎn)生了不均勻性，故引起電波的散射。對流層散射信道是一種超視距的傳播信道，其中一跳的傳輸距離為 100－ 500km， 可工作在超短波和微波波段。設(shè)計良好的對流層散射線路可提供 12～ 240個頻分復(fù)用 (FDM)的話路，而傳播可靠性可達(dá)99． 9％。 經(jīng)研究表明，散射具有強(qiáng)方向性，接收到的能量大致與 sin5(θ/2)成反比，這里 θ是入射線與散射線的夾角。這意味著主要能量集中于小 θ角方向，即集中于前方，故又稱 “ 前向散射 ” 。 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 53 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 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）。前者取決于氣象條件；后者由多徑傳播引起。 理論與實測均表明，散射接收信號 振幅服從瑞利分布 ， 相位服從均勻分布 ?？朔焖ヂ溆绊懙挠行мk法是分集接收。 傳播損耗 無線電波經(jīng)散射傳播能量的總損耗包括兩部分： (1)自由空間的能量擴(kuò)散損耗； (2)散射損耗。 54 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 信道的允許頻帶 散射信道是典型的多徑信道。多徑傳播不僅引起信號電平的快衰落，而且還會導(dǎo)致波形失真。圖示出了一個例子。 散射信道好像是一個帶限濾波器，其允許頻帶定義為 : B≈1/τm 式中 τm ——最大多徑時延差。 即為相鄰傳輸零點(diǎn)的頻率間隔。這個頻率間隔稱為多徑傳播介質(zhì)的相關(guān)帶寬。為了不引起明顯的失真，傳輸信號的頻帶必須小于多徑傳輸介質(zhì)的相關(guān)帶寬 B 。 圖中，某時刻發(fā)出的窄脈沖經(jīng)過不同長度的路程到達(dá)接收點(diǎn)。由于經(jīng)過的路程不同，因而到達(dá)接收點(diǎn)的時刻也不同，結(jié)果脈沖被展寬了。這種現(xiàn)象稱為信號的時間擴(kuò)散，簡稱多徑時散。 55 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 應(yīng)用： 對流層散射信道的應(yīng)用場合可分為： (1)干線通信，通常每隔 300km左右建立一個中繼站，構(gòu)成無線電中繼線路，以達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸； (2)點(diǎn)對點(diǎn)通信，例如，海島與陸地、邊遠(yuǎn)地區(qū)與中心城市之間的通信。 隨參信道傳輸媒質(zhì)的三個特點(diǎn)： (1) 對信號的衰落隨時間而變。 (2) 傳輸?shù)臅r延隨時間而變。 (3) 多徑傳輸。 56 隨參信道模型 H(ω,t)=? H(ω,t) ? e j υ (ω,t) eo(t)=k(t)ei(t)+n(t) ei(t) eo(t) n(t) k(t) 乘性噪聲 加性噪聲 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 在多徑傳輸?shù)碾S參信道中，每條路徑的信號的衰減和時延都是隨機(jī)變化的，接收信號是各路信號的合成。 57 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 設(shè)發(fā)射單頻信號 Acosωt， 經(jīng) m條路徑傳播后的接收信號為： ( ) ( ) c o s [ ( ) ] ( 1 , 2 , . . . )i o iR t u t t t i m??? ? ??( ) c o s [ ( ) ]i o iu t t t?????( ) c os ( ) c os ( ) si n ( ) si n( ) c os ( ) c os( ) c os[ ( ) ]i i o i i oc o s oou t t t u t t tX t t X t tV t t t? ? ? ????????????)t(X)t(X)t(V 2s2c ??( ) ( ( ) ( ) )cst a r c tg X t X t? ?合成波的相位 由于 ui(t)及 是緩慢變化的 (相對于 cosω 0t)， 因為 Xc(t)、Xs(t)、 、 V(t)也是緩慢變化的，所以 R(t)可視為一個窄帶隨機(jī)過程。 ? ? ? ?0iitt? ? ???式中 合成波的包絡(luò) ??i t???t?58 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 均勻分布： 瑞利分布： )2vex p ()v()v(f 222 ?? ??( ) 1 2 ,f ? ? ? ? ?? ? ? ?第一，從波形上看，多徑傳播的結(jié)果使確定的載波信號 Acosω0t變成了包絡(luò)和相位受到調(diào)制的窄帶信號，這樣的信號通常稱之為衰落信號； 第二，從頻譜上看，多徑傳輸引起了頻率彌散，即由單個頻率變成了一個窄帶頻譜。 多徑傳輸不僅會造成衰落和頻率彌散，同時還會發(fā)生頻率選擇性衰落。 59 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? V0 遲延 t0+τ V0f(t) V0f(tt0τ) V0 遲延 t0 V0f(t) V0f(tt0) + V0f(tt0) + V0f(tt0τ) f(t) 設(shè)發(fā)射頻帶信號以兩路徑為例 ， 且衰減是恒定的； 設(shè) f(t)的頻譜密度函數(shù)為 F(ω)， 即有 f(t)?F(ω) 則 V0f(tt0)?V0F