【正文】 相頻特性為 φ(ω)=ωtd tdjeKH ?? ?? 0)( 信道的相頻特性通常還采用群遲延 頻率特性來衡量 ， 所謂的群遲延 頻率特性就是相位 頻率特性的導(dǎo)數(shù) ， 則群遲延 頻率特性可以表示為 理想信道的幅頻特性、 相頻特性和群遲延特性曲線如圖 3 11 所示。 而衛(wèi)星中繼信道是以衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器作為中繼站與接收 、 發(fā)送地球站之間構(gòu)成 。 2. 對稱電纜是在同一保護(hù)套內(nèi)有許多對相互絕緣的雙導(dǎo)線的傳輸媒質(zhì) 。 編碼信道輸入是離散的時間信號 ， 輸出也是離散的時間信號 ， 對信號的影響則是將輸入數(shù)字序列變成另一種輸出數(shù)字序列 。 下面我們簡要描述調(diào)制信道和編碼信道這兩種廣義信道的數(shù)學(xué)模型 。 狹義信道是廣義信道十分重要的組成部分 ， 通信效果的好壞 ， 在很大程度上將依賴于狹義信道的特性 。 這相當(dāng)于在狹義信道的基礎(chǔ)上 ， 擴(kuò)大了信道的范圍 。通過對調(diào)制信道進(jìn)行大量的分析研究，發(fā)現(xiàn)它具有如下共性： 有一對（或多對）輸入端和一對（或多對）輸出端； 絕大多數(shù)的信道都是線性的， 即滿足線性疊加理； 信號通過信道具有一定的的延遲時間而且它還會受到（固定的或時變的）損耗； （ 4） 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）。 圖中 P(0)和 P(1)分別是發(fā)送 “ 0”符號和 “ 1”符號的先驗概率 ， P(0/0)與 P(1/1)是正確轉(zhuǎn)移的概率 ， 而 P(1/0)與 P(0/1)是錯誤轉(zhuǎn)移概率 。 為了減小各線對之間的相互干擾 ，每一對線都擰成扭絞狀 ， 如圖 3 5 所示 。 若以同步衛(wèi)星作為中繼站 ， 采用三個相差 120176。 由理想的恒參信道特性可知 ， 在整個頻率范圍 ，其幅頻特性為常數(shù) (或在信號頻帶范圍之內(nèi)為常數(shù) )，其相頻特性為 ω的線性函數(shù) (或在信號頻帶范圍之內(nèi)為 ω的線性函數(shù) )。 我們首先介紹兩種典型的隨參信道 。 以上四種形式如圖 3 16 所示。 多徑傳播時的相對時延差通常用最大多徑時延差來表征 。 合并方式 在接收端采用分集方式可以得到 N個衰落特性相 互獨立的信號， 所謂合并就是根據(jù)某種方式把得到 的各個獨立衰落信號相加后合并輸出，從而獲得分集 增益。 (1) 人為噪聲 。 包括工業(yè)干擾中的電火花 、 汽車點火噪聲 、 雷電等 。 這個頻率范圍是很寬的 ， 包含了毫米波在內(nèi)的所有頻段 ， 通常我們把這種噪聲按白噪聲處理 。 為了使得分析噪聲功率相對容易 ， 通常用噪聲等效帶寬來描述 。 為了保證這些信息能夠無誤地通過信道 ， 則要求信道容量至少要 104b/s才行 。 信道帶寬 B趨于無窮大時 ， 信道容量的極限值為 )1(l og)1(l og020002 limlimlim BnSSBnnSBnSBBB BC ??????????020 nsens ?? () 2. 由香農(nóng)公式 ()可以看出：對于一定的信道容量 C來說 ， 信道帶寬 B、 信號噪聲功率比 S/N及傳輸時間三者之間可以互相轉(zhuǎn)換 。 如果線性網(wǎng)絡(luò)具有窄帶特性 ， 則輸出噪聲為窄帶噪聲 。 實驗結(jié)果和理論分析證明 ， 在阻值為 R的電阻器兩端所呈現(xiàn)的熱噪聲 ， 其單邊功率譜密度為 )/(1)e x p (4)( 2Zn HVKThfR h ffP??式中 ， T為所測電阻的絕對溫度 ， K= 1023(J/K)為玻耳茲曼常數(shù) ， h= 1034(J/s)為普朗克常數(shù) 。 單頻噪聲主要是無線電干擾 ， 頻譜特性可能是單一頻率 ， 也可能是窄帶譜 。 除此之外 ， 信道的加性噪聲同樣會對信號傳輸產(chǎn)生影響 。 圖中 ， 發(fā)送端用一副天線發(fā)射 ， 接收端用 N副天線接收 。 171。 當(dāng)垂直入射(φ0=0o)時 ， 能從電離層反射的最高頻率稱為臨界頻率 ， 記為 f0。 如果傳輸數(shù)字信號 ， 相頻失真同樣會引起碼間干擾 ， 特別當(dāng)傳輸速率較高時 ， 相頻失真會引起嚴(yán)重的碼間干擾 ， 使誤碼率性能降低 。 1. 理想恒參信道特性 理想恒參信道就是理想的無失真?zhèn)鬏斝诺溃? 其等效的線性網(wǎng)絡(luò)傳輸特性為 其中 K0為傳輸系數(shù)， td為時間延遲，它們都是與頻率無關(guān)的常數(shù)。 微波中繼信道是由地面建立的端站和中繼站組成 。 三種有線電信道 明線是指平行而相互絕緣的架空裸線線路 。 2. 編碼信道模型 編碼信道包括調(diào)制信道 、 調(diào)制器和解調(diào)器 ， 它與調(diào)制信道模型有明顯的不同 ， 是一種數(shù)字信道或離散信道 。 信道的數(shù)學(xué)模型用來表征實際物理信道的特性 ， 它對通信系統(tǒng)的分析和設(shè)計是十分方便的 。 線信道包括地波傳播 、 短波電離層反射 、 超短波或微波視距中繼 、 人造衛(wèi)星中繼 、 散射及移動無線電信道等 。 它的引入主要是從研究信息傳輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā) ， 使通信系統(tǒng)的一些基本問題研究比較方便 。 根據(jù)以上幾條性質(zhì) ， 調(diào)制信道可以用一個二端口 (或多端口 )線性時變網(wǎng)絡(luò)來表示 ， 這個網(wǎng)絡(luò)便稱為調(diào)制信道模型 ， 如圖 3 2 所示 。 信道噪聲越大將導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤越多 ， 錯誤轉(zhuǎn)移概率 P(1/0)與 P(0/1)也就越大；反之 ， 錯誤轉(zhuǎn)移概率 P(1/0)與 P(0/1)就越小 。 由于這些結(jié)構(gòu)上的特點 ， 故電纜的傳輸損耗比較大 ， 但其傳輸特性比較穩(wěn)定 ， 并且價格便宜 、 安裝容易 。的靜止通信衛(wèi)星就可以覆蓋地球的絕大部分地域 (兩極盲區(qū)除外 )， 如圖 3 10 所示 。 在實際中 ， 如果信道傳輸特性偏離了理想信道特性 ， 就會產(chǎn)生失真 (或稱為畸變 )。 1. 傳播路徑 由于太陽輻射的紫外線和 X射線 ， 使離地面60~600 km的大氣層成為電離層 。 圖 3 16多徑形式示意圖 (a) 一次反射和兩次反射； (b) 反射區(qū)高度不同； (c) 尋常波與非尋常波； (d) 漫射現(xiàn)象 ABAB( a ) ( b )ABAB( c ) ( d ) 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊? 由上面分析的陸地移動信道和短波電離層反射信道這兩種典型隨參信道特性知道 ， 隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有以下三個特點： (1) 對信號的衰耗隨時間隨機(jī)變化； (2) 信號傳輸?shù)臅r延隨時間隨機(jī)變化； (3) 多徑傳播 。 設(shè)信道最大多徑時延差為 τm，則定義多徑傳播信道的相關(guān)帶寬為 mf?1?? () 隨參信道特性的改善－－分集接收 陸地移動信道 、 短波電離層反射信道等隨參信道引起的多徑時散 、 多徑衰落 、 頻率選擇性衰落 、 頻率彌散等 ， 會嚴(yán)重影響接收信號質(zhì)量 ， 使通信系統(tǒng)性能大大降低 。常用的三種合并方式是 最佳 選擇式、等增益相 加式和最大比值相加式 1. 選擇式合并是所有合并方式中最簡單的一種 ， 其原理是檢測所有接收機(jī)輸出信號的信噪比 ， 選擇其中信噪比最大的那一路信號作為合并器的輸出 ， 其原理圖如圖 2 所示 。 人為噪聲是指人類活動所產(chǎn)生的對通信造成干擾的各種噪聲 。脈沖噪聲的特點是以突發(fā)脈沖形式出現(xiàn) 、 干擾持續(xù)時間短 、 脈沖幅度大 、 周期是隨機(jī)的且相鄰?fù)话l(fā)脈沖之間有較長的安靜時間 。 圖 4 熱噪聲的功率譜密度 Pn( f )2 k R T0 0 . 2 0 .