通信原理板块——信道的数学模型

news2025/1/9 2:27:50

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1、调制信道和编码信道
调制信道适用于研究调制系统;编码信道适用于研究数字通信系统中的信道编码
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2、调制信道模型
调制信道数学公式
eo(t)=f[ei(t)]+n(t)
eo(t)=k(t)·ei(t)+n(t)
其中ei(t)为信道输入端信号电压;eo(t)为信道输出端信号电压;n(t)为噪声电压,即加性噪声或加性干扰
k(t)为乘性干扰,只能用于随机过程表述
时变信道:随时间变化的信道
随参信道:信道特性随机变化的信道
恒参信道:信道的特性基本不随时间变化,或变化极慢极小
无线电中继和卫星通信等视线传播的传输特性是基本稳定的,属于恒参信道
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3、编码信道模型
编码信道的输入和输出信号都是数字序列,编码信道对信号的影响是使传输的数字序列发生变化,即序列中的数字发生错误,
采用转移概率来描述编码信道的特性。
二进制编码信道模型
P(0/0)和P(1/1)是正确转移概率
P(0/1)和P(1/0)是错误传输概率
P(0/0)+P(0/1)=1;
P(1/0)+P(1/1)=1;
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4、恒参信道特性对信号传输的影响
(1)恒参信道实质上是一个非时变线性网络,主要传输特性通常用其振幅—频率特性和相位—频率特性来描述。
(2)无失真传输要求振幅特性与频率无关,即其振幅—频率特性曲线是一条水平直线,表示对信号的不同频率成分具有相同的衰减或放大倍数。
要求其相位特性是一条通过原点的直线,即传输群延时与频率无关,表示对信号的不同频率成分具有相同的延迟。
(3)两种失真—频率失真(幅频失真)和相位失真(相频失真)
频率失真(幅频失真)—若信道的振幅—频率特性不理想,则信号发送的失真,即信号中不同频率成分分别受到信道不同的衰减或放大;
对于模拟信号,造成信号波形发送畸变,导致信噪比降低;对于数字信号,产生码间串扰,导致误码率增大。
相位失真(相频失真)—若信道的相位—频率特性不理想,则信号发送的失真,即信号中不同频率成分分别受到信道不同的延迟。
对于模拟语音信道影响不大;对于数字信号,产生码间串扰,导致误码率增大。
注意:以上两种失真均属于线性失真,通常用一个线性网络进行补偿。
5、随参信道特性对信号传输的影响
(1)随参信道特性是“时变”的,有3个共同点:
①信号的传输衰减随时间而变;
②信号的传输时延随时间而变;
③多径传播,即信号经过几条路径到达接收端,而且每条路径的时延和衰减都随时间而变
(2)多径传播的影响
①瑞利型衰落,从波形上看,由振幅恒定、单一频率的正弦波变成了包络缓慢起伏的随机调幅波;
②频率扩展,从频谱上看,单根线谱变成了窄带频谱;
③频率选择性衰落,与信号频率和相对时延差有关,对于给定频率的信号,信号强度随时间而变
(3)多径信道的相关带宽
将多径中最大的相对延迟差的倒数,称为多径信道的相关带宽,为了使信号不受多径传播的影响,要求信号的带宽小于多径信道的相关带宽

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