通信原理(第六版)第4章(編輯修改稿)
2025-05-27 12:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? ?頻率選擇性衰落 多徑效應(yīng)簡化分析： 設(shè) 發(fā)射信號(hào)為： f(t) 僅有兩條路徑，路徑衰減相同， 時(shí)延不同 兩條路徑的接收信號(hào)為： A f(t ?0) 和 A f(t ?0 ?) 其中： A － 傳播衰減， ?0 － 第一條路徑的時(shí)延， ? － 兩條路徑的時(shí)延差。 求 ：此多徑信道的傳輸函數(shù) 設(shè) f (t)的傅里葉變換（即其頻譜）為 F(?)： )()( ?Ftf ?tutu圖 多 徑 傳 播 引 起 時(shí) 延 擴(kuò) 展28 （ ） 則有 上式兩端分別是接收信號(hào)的時(shí)間函數(shù)和頻譜函數(shù) ， 故得出此多徑信道的傳輸函數(shù)為 上式右端中， A － 常數(shù)衰減因子， － 確定的傳輸時(shí)延， － 和信號(hào)頻率 ?有關(guān)的復(fù)因子，其模為 )()( ?Ftf ?0)()( 0 ???? jeAFtAf ???)(0 0)()( ?????? ????? jeAFtAf)1()()()( 000 ???????? jj eeAFtAftAf ?? ??????)1()( )1()()( 00 ??????????? jjjj eAeFeeAFH ???? ????0??je?)1( ??je??2c o s2s i n)c o s1(s i nc o s1122 ???????????? ???????? ? je j 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? 29 按照上式畫出的模與角頻率 ? 關(guān)系曲線： 曲線的最大和最小值位置決定于 兩條路徑的相對(duì)時(shí)延差 ?。而 ? 是 隨時(shí)間變化的，所以對(duì)于給定頻 率的信號(hào)。由于信號(hào)頻譜隨頻率 起伏，故常稱其為 頻率選擇性衰落 。 定義： 相關(guān)帶寬 B＝ 1/? 實(shí)際情況：有多條路徑。 設(shè) ?m － 多徑中最大的相對(duì)時(shí)延差 定義：相關(guān)帶寬 B＝ 1/?m 若不采取措施，可用帶寬為 圖 418 頻率選擇性衰落 2c o s2s i n)c o s1(s i nc o s1122 ???????????? ???????? ? je j 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? 1 1 ( 3 ~ 5 ) mB ??30 ?多普勒頻移和衰落頻率 對(duì)于移動(dòng)通信，移動(dòng)臺(tái)以一定的速度 v移動(dòng)。若發(fā)送信號(hào)幅度為 A，頻率為 的單頻余弦波，波長為 λ， 位移與射頻波傳播方向的夾角為 θ， 則接收波為 定義 為 多普勒 (Dopler)頻移。 若移動(dòng)臺(tái)處于來波與一個(gè)反 (散 )射體之間。則來波與反射波形成住波，此時(shí)其效應(yīng)不表現(xiàn)為多普勒頻移，而表現(xiàn)為 衰落頻率 fd，它是接收信號(hào)包絡(luò)變化的頻率 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? 002 f???? ?00( ) e x p 2 c o s e x p 2 Dvr t A j f t A j f f t? ? ??????? ? ? ??????? ??????c osD vf ???co sd vf ???31 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? ?接收信號(hào)的分類 在收端，被扭曲了的接收信號(hào)可分為 ? 確定信號(hào) ：接收端能夠準(zhǔn)確知道其碼元波形的信號(hào) ? 隨相信號(hào) ：接收碼元的相位隨機(jī)變化 ? 起伏信號(hào) ：接收信號(hào)的包絡(luò)隨機(jī)起伏、相位也隨機(jī)變化。 通過多徑信道傳輸?shù)男盘?hào)或多或少都具有這種特性 32 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? ?隨參信道特性的改善－分集接收 隨參信道的衰落特性會(huì)嚴(yán)重影響通信質(zhì)量，有時(shí)甚至使通信無法進(jìn)行。因此發(fā)展出各種抗衰落技術(shù)。最典型的有分集接收。分集接收 是在收端接收多條途徑信號(hào) (有可能是發(fā)送了多個(gè)信號(hào) )，選擇其中好的信號(hào)或把它們都利用起來，以獲得最佳效果。 ?分集方法 ?合并方法 (加權(quán)求和法 ) 33 信道中的噪聲 ? 信道中的噪聲 ?噪聲 ?信道中存在的不需要的電信號(hào)。是電磁波，非聲波，又稱加性干擾。 ?按噪聲來源分類 ?人為噪聲 － 例：開關(guān)火花、電臺(tái)輻射 ?自然噪聲 － 例：閃電、大氣噪聲、 (來自外層空間的 )宇 宙噪聲、 (電子設(shè)備內(nèi)部的 )熱噪聲 ?熱噪聲 ? 來源：來自一切電阻性元器件中電子的熱運(yùn)動(dòng)。 ? 頻率范圍：均勻分布在大約 0 ～ 1012 Hz。 34 熱噪聲電壓有效值： 式中 k = ? 1023（ J/K） － 波茲曼常數(shù)； T － 熱力學(xué)溫度（ 186。K） , ； R － 阻值（ ?）； B － 帶寬（ Hz）。 ?性質(zhì)： 高斯白噪聲 )V(4 k T R BV ?( ) ( ) 2 7 3T K T C?? 信道中的噪聲 35 ? 按噪聲特征分類 ?脈沖噪聲 ： 是突發(fā)性地產(chǎn)生的，幅度很大，其持續(xù)時(shí)間比間隔時(shí)間短得多。其頻譜較寬。雷電、電火花就是典型的脈沖噪聲。 ?窄帶噪聲 ：來自相鄰電臺(tái)或其他電子設(shè)備，其頻譜或頻率位置通常是確知的或可以測知的?？梢钥醋魇且环N非所需的連續(xù)的已調(diào)正弦波。包括單頻噪聲。 ?起伏噪聲： 包括熱噪聲、電子管內(nèi)產(chǎn)生的散彈噪聲和宇宙噪聲等。 討論噪聲對(duì)于通信系統(tǒng)的影響時(shí)，主要是考慮起伏噪聲 ，特別是 熱噪聲 的影響。 信道中的噪聲 36 ? 窄帶高斯噪聲 ?帶限白噪聲：經(jīng)過接收機(jī)帶通濾波器過濾的熱噪聲 ?窄帶高斯噪聲：由于濾波器是一種線性電路，高斯過程通過線性電路后，仍為一高斯過程，故此窄帶噪聲又稱窄帶高斯噪聲。 ?窄帶高斯噪聲功率： 式中 Pn(f) － 雙邊噪聲功率譜密度 ????? dffPP nn )( 信道中的噪聲 37 ? 噪聲等效帶寬： 式中 Pn(f0) － 原噪聲功率譜密度曲線的最大值 噪聲等效帶寬的物理概念 ： 以此帶寬作一矩形 濾波特性，則通過此 特性濾波器的噪聲功率， 等于通過實(shí)際濾波器的 噪聲功率。 利用噪聲等效帶寬的概念， 在后面討論通信系統(tǒng)的性能 時(shí)，可以認(rèn)為窄帶噪聲的功 率譜密度在帶寬 Bn內(nèi)是恒定的。 從而噪聲功率 圖 419 噪聲功率譜特性 Pn(f) )()()(2)(000 fPdffPfPdffPBnnnnn?? ???? ??Pn (f0) 接收濾波器特性 噪聲等效 帶寬
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