通信原理第4章信道(編輯修改稿)
2025-05-27 12:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 ?26 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? （ ） 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 j27 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? 按照上式畫(huà)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)，信號(hào)的強(qiáng)度隨時(shí)間而變，這種現(xiàn)象稱為 衰落 現(xiàn)象。由于這種衰落和頻率有關(guān)，故常稱其為 頻率選擇性衰落 。 圖 418 多徑效應(yīng) 2c o s2s i n)c o s1(s i nc o s1122 ???????????? ???????? ? je j28 圖 418 多徑效應(yīng) 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? 定義：相關(guān)帶寬＝ 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＝ 1/?m 多徑效應(yīng)的影響： 多徑效應(yīng)會(huì)使數(shù)字信號(hào)的碼間串?dāng)_增大。為了減小碼間串?dāng)_的影響，通常要降低碼元傳輸速率。因?yàn)?，若碼元速率降低，則信號(hào)帶寬也將隨之減小，多徑效應(yīng)的影響也隨之減輕。 29 信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊? ? 接收信號(hào)的分類 ? 確知信號(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(guò)多徑信道傳輸?shù)男盘?hào)都具有這種特性 30 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)。 ? 又稱加性干擾。 ? 按噪聲來(lái)源分類 ? 人為噪聲 － 例：開(kāi)關(guān)火花、電臺(tái)輻射 ? 自然噪聲 － 例：閃電、大氣噪聲、宇宙噪聲、 熱噪聲 31 信道中的噪聲 ? 熱噪聲 ? 來(lái)源：來(lái)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。 ? 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 ?32 信道中的噪聲 ? 按噪聲性質(zhì)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。電火花就是一種典型的脈沖噪聲。 ? 窄帶噪聲 ：來(lái)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(cè)知的。可以看作是一種非所需的連續(xù)的已調(diào)正弦波。 ? 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。 33 信道中的噪聲 ? 窄帶高斯噪聲 ? 帶限白噪聲：經(jīng)過(guò)接收機(jī)帶通濾波器過(guò)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(guò)程通過(guò)線性電路后，仍為一高斯過(guò)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 )(34 信道中的噪聲 ? 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(guò)此 特性濾波器的噪聲功率， 等于通過(guò)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。 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 35 信道容量 ? 信道容量 信道容量 － 指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾省? ? 離散信道容量 ? 兩種不同的度量單
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