1、現(xiàn) 代 通 信 系 統(tǒng) 原 理授課教師：楊怡懷現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理第2章 信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.1 信道的基本概念2.1.1 信道的定義信道是信號的傳輸媒質(zhì)。具體地說，信道是指由有線或無線線路提供的信號通路；抽象地說，信道是指定的一段頻帶，它讓信號通過，同時又給信號以限制和損害。信道的作用是傳輸信號。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.1.2 信道的分類 信道可大體分為兩類：狹義信道和廣義信道。v 狹義信道：有線信道和無線信道。v 廣義信道通常也可分成兩種：調(diào)制信道和編碼信道。 現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理狹義信道狹義信道: : 特指傳輸媒介。特指傳輸媒

2、介。廣義信道廣義信道: : 包括一定部件和電路的部分。其目的是突出欲包括一定部件和電路的部分。其目的是突出欲研究部分而對系統(tǒng)模型進(jìn)行簡化。研究部分而對系統(tǒng)模型進(jìn)行簡化。編碼器編碼器調(diào)制器調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器發(fā)轉(zhuǎn)換器 媒介媒介收轉(zhuǎn)換器收轉(zhuǎn)換器解調(diào)器解調(diào)器解碼器解碼器調(diào)制信道調(diào)制信道編碼信道編碼信道調(diào)制信道：主要用于模擬信息傳輸系統(tǒng)的研究；調(diào)制信道：主要用于模擬信息傳輸系統(tǒng)的研究；編碼信道：主要用于數(shù)字信息的編碼和譯碼研究。編碼信道：主要用于數(shù)字信息的編碼和譯碼研究。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理圖圖1-7 調(diào)制信道和編碼信道調(diào)制信道和編碼信道現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.1.3 信道的數(shù)學(xué)模型

3、 信道的數(shù)學(xué)模型用來表征實際物理信道的特性，它反映信道輸出和輸入之間的關(guān)系。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。 （1 1） 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型 通過對調(diào)制信道進(jìn)行大量的考察之后，可發(fā)現(xiàn)它有如下主要特性：現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 有一對（或多對）輸入端，則必然有一對（或多對）輸出端； 絕大部分信道是線性的，即滿足疊加原理； 信號通過信道需要一定的延遲時間； 信道對信號有損耗（固定損耗或時變損耗）； 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）。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理圖圖1-8 1-8 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型多對端的調(diào)制信道模型

4、見多對端的調(diào)制信道模型見P18 圖圖22現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理v由以上分析可見，信道對信號的影響可歸納為兩點：一是乘性干擾k(t) ；二是加性干擾n(t) 。如果了解和的特性，則信道對信號的具體影響就能確定。v恒參信道：k(t)基本不隨時間變化。v隨參信道：k(t)隨機(jī)快速變化 。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理v通常，把架空明線、電纜、波導(dǎo)、中長波地波傳播、超短波及微波視距傳播、衛(wèi)星中繼、光導(dǎo)纖維以及光波視距傳播等傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的信道稱為恒參信道；而將短波電離層反射，超短波流星余跡散射，超短波及微波對流層散射，超短波電離層散射以及超短波視距繞射等傳輸媒

5、質(zhì)所分別構(gòu)成的信道稱為隨參信道。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理（2 2） 編碼信道模型編碼信道模型 編碼信道是包括調(diào)制信道及調(diào)制器、解調(diào)器在內(nèi)的信道。它與調(diào)制信道模型有明顯的不同：即調(diào)制信道對信號的影響是通過k（t）和n（t）使調(diào)制信號發(fā)生“模擬”變化；而編碼信道對信號的影響則是一種數(shù)字序列的變換，即把一種數(shù)字序列變換成另一種數(shù)字序列，故有時把編碼信道看成是一種數(shù)字信道。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理圖圖1-9 1-9 二進(jìn)制編碼信道模型二進(jìn)制編碼信道模型 在常見的二進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，編碼信道的在常見的二進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，編碼信道的簡單簡單模型如圖模型如圖1-9所示。所示。 簡單： 無

6、記憶，前后碼元相互獨立。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理由概率論的性質(zhì)可知由概率論的性質(zhì)可知 P(0/0)+P(1/0)=1 P(1/1)+P(0/1)=1轉(zhuǎn)移概率完全由編碼信道的特性決定，一個特定的編碼信道就轉(zhuǎn)移概率完全由編碼信道的特性決定，一個特定的編碼信道就會有其相應(yīng)確定的轉(zhuǎn)移概率關(guān)系。而編碼信道的轉(zhuǎn)移概率一般會有其相應(yīng)確定的轉(zhuǎn)移概率關(guān)系。而編碼信道的轉(zhuǎn)移概率一般需要對實際信道做大量的統(tǒng)計分析才能得到。需要對實際信道做大量的統(tǒng)計分析才能得到。 圖圖1-9的模型中，以的模型中，以P(1/0)為例，其含義是為例，其含義是“經(jīng)信道傳輸把經(jīng)信道傳輸把0轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移為移為1”。P(0)和和P(1)分別表

7、示發(fā)送分別表示發(fā)送“0”符號和符號和“1”符號的先驗符號的先驗概率，概率，P(0/0)與與P(1/1)是正確轉(zhuǎn)移的概率，而是正確轉(zhuǎn)移的概率，而P(1/0)與與P(0/1)是是錯誤轉(zhuǎn)移的概率。信道噪聲越大將導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤錯誤轉(zhuǎn)移的概率。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)移條件概率越多，錯誤轉(zhuǎn)移條件概率P(1/0)與與P(0/1)也就越大；反之，錯誤也就越大；反之，錯誤轉(zhuǎn)移條件概率轉(zhuǎn)移條件概率P(1/0)與與P(0/1)就越小。信道輸出總的錯誤概率為就越小。信道輸出總的錯誤概率為 Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1) 現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 由無記憶

8、二進(jìn)制編碼信道模型可以容易地推廣到多進(jìn)制無記憶編碼信道模型。圖1-10給出了一個多進(jìn)制無記憶編碼信道模型。圖圖1-10 1-10 多進(jìn)制無記憶編碼信道模型多進(jìn)制無記憶編碼信道模型 P19. 圖圖24.四進(jìn)制無四進(jìn)制無記憶編碼信記憶編碼信道模型。道模型。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 由于編碼信道包含調(diào)制信道，且它的特性也由于編碼信道包含調(diào)制信道，且它的特性也緊密地依賴于調(diào)制信道，故下面我們主要討論調(diào)緊密地依賴于調(diào)制信道，故下面我們主要討論調(diào)制信道特性對信號傳輸?shù)挠绊憽Ｖ菩诺捞匦詫π盘杺鬏數(shù)挠绊憽，F(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.2 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懖浑S

9、時間而變，恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懖浑S時間而變，或者隨時間變化很緩慢，通常若在數(shù)字信號中幾或者隨時間變化很緩慢，通常若在數(shù)字信號中幾個最長符號時間內(nèi)，信道特性基本不變即可認(rèn)為個最長符號時間內(nèi)，信道特性基本不變即可認(rèn)為此信道為恒參信道。此信道為恒參信道。 恒參信道的傳輸特性等效為一個線性時不變恒參信道的傳輸特性等效為一個線性時不變網(wǎng)絡(luò)，該線性網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性可以用幅度網(wǎng)絡(luò)，該線性網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性可以用幅度頻率頻率特性和相位特性和相位頻率特性來表征。頻率特性來表征。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.2.1 2.2.1 信號不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件信號不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 可見，對

10、于理想的無失真信道，如果相頻特性是線性可見，對于理想的無失真信道，如果相頻特性是線性的，則群時延頻率特性是條水平直線，如圖的，則群時延頻率特性是條水平直線，如圖1-111-11（c c）所示。所示。圖圖1-11 1-11 理想的幅頻特性、相頻特性、群時延頻率特性理想的幅頻特性、相頻特性、群時延頻率特性現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懼饕蔷€性畸變，線恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懼饕蔷€性畸變，線性畸變是由于網(wǎng)絡(luò)特性不理想所造成的，具體從性畸變是由于網(wǎng)絡(luò)特性不理想所造成的，具體從幅頻特性和相頻特性兩方面進(jìn)行討論。幅頻特性和相頻特性兩方面進(jìn)行討論。 2.2.2 2.2.2 幅度

11、幅度- -頻率畸變頻率畸變信號經(jīng)過恒參信道時，若信道的幅度特性在信號信號經(jīng)過恒參信道時，若信道的幅度特性在信號頻帶內(nèi)不是常數(shù)，則信號的各頻率分量通過信道頻帶內(nèi)不是常數(shù)，則信號的各頻率分量通過信道后將產(chǎn)生不同的幅度衰減，從而引起信號波形的后將產(chǎn)生不同的幅度衰減，從而引起信號波形的失真，我們稱這種失真為幅頻失真；幅頻失失真，我們稱這種失真為幅頻失真；幅頻失真對模擬通信影響較大，導(dǎo)致信噪比下降。真對模擬通信影響較大，導(dǎo)致信噪比下降。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.2.3 2.2.3 相位相位- -頻率畸變（群遲延畸變）頻率畸變（群遲延畸變） 相頻畸變是由于信道相頻特性不理想造成相頻畸變是由于信道

12、相頻特性不理想造成的。的。 若信道的相頻特性在信號頻帶內(nèi)不是頻率若信道的相頻特性在信號頻帶內(nèi)不是頻率的線性函數(shù)，則信號的各頻率分量通過信道后的線性函數(shù)，則信號的各頻率分量通過信道后將產(chǎn)生不同的時延，從而引起波形的群時延失將產(chǎn)生不同的時延，從而引起波形的群時延失真，我們稱這種失真為相頻失真。相頻失真，我們稱這種失真為相頻失真。相頻失真對語音通信影響不大，但對數(shù)字通信影響較真對語音通信影響不大，但對數(shù)字通信影響較大，會引起嚴(yán)重的碼間干擾，造成誤碼。大，會引起嚴(yán)重的碼間干擾，造成誤碼。 信道的相位信道的相位頻率特性還經(jīng)常用群遲延頻率特性還經(jīng)常用群遲延- -頻率特性來衡量。頻率特性來衡量。見見P21.

13、 圖圖27現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理v幅度頻率畸變是一種線性畸變，減小這種畸變幅度頻率畸變是一種線性畸變，減小這種畸變采用采用“均衡均衡”技術(shù)。技術(shù)。v相位相位- -頻率畸變（群遲延畸變）如同幅頻畸變一樣，頻率畸變（群遲延畸變）如同幅頻畸變一樣，也是一種線性畸變。因此，采取相位均衡技術(shù)也也是一種線性畸變。因此，采取相位均衡技術(shù)也可以補(bǔ)償群遲延畸變。可以補(bǔ)償群遲延畸變。v非線性畸變一旦產(chǎn)生，難以排除，需要在進(jìn)行系非線性畸變一旦產(chǎn)生，難以排除，需要在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時從技術(shù)上加以重視。統(tǒng)設(shè)計時從技術(shù)上加以重視。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通

14、信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理有線信道為典型的恒參信道，有代表性的例子有線信道為典型的恒參信道，有代表性的例子如下。如下。 （1 1） 對稱電纜對稱電纜對稱電纜是在同一保護(hù)套內(nèi)有許多對相互絕緣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)。的雙導(dǎo)線的傳輸媒質(zhì)。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理（2 2） 同軸電纜同軸電纜同軸電纜由同軸的兩個導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體是一同軸電纜由同軸的兩個導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體是一個圓柱形的空管（在可彎曲的同軸電纜中，它個圓柱形的空管（在可彎曲的同軸電纜中，它可以由金屬絲編織而成），內(nèi)導(dǎo)體是金屬線可以由金屬絲編織而成），內(nèi)

15、導(dǎo)體是金屬線（芯線）。（芯線）。（3 3） 光纖信道光纖信道以光導(dǎo)纖維（簡稱光纖）為傳輸媒質(zhì)、光波為以光導(dǎo)纖維（簡稱光纖）為傳輸媒質(zhì)、光波為載波的光纖信道，可提供極大的傳輸容量。載波的光纖信道，可提供極大的傳輸容量。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理無線信道中的中、長波通信，超短波及微波視無線信道中的中、長波通信，超短波及微波視距通信等基本上也屬于恒參信道，舉例如下。距通信等基本上也屬于恒參信道，舉例如下。（1 1） 無線電視距中繼無線電視距中繼無線電視距中繼是指工作頻率在超短波和微波無線電視距中繼是指工作頻率在超短波和微波波段時，電磁波基本上沿視線傳播，通信距離波段時，電磁波基本上沿視線傳播，

16、通信距離依靠中繼方式延伸的無線電線路。依靠中繼方式延伸的無線電線路。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理例例 地面微波接力地面微波接力現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理（2 2） 衛(wèi)星中繼信道衛(wèi)星中繼信道人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一種特殊形式。種特殊形式。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 使用微波頻段使用微波頻段 使用轉(zhuǎn)發(fā)器接使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā)收和轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.3 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?. 1. 隨參信道的特點隨參信道的特點（1 1） 短波電離層反射信道短波電離層反射信道短波是指波長為短波是指波長為1001001

17、010m m（相應(yīng)的頻率為相應(yīng)的頻率為3 33030MHzMHz）的無線電波。的無線電波。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理在短波電離層反射信道中，多徑傳播現(xiàn)象對信號在短波電離層反射信道中，多徑傳播現(xiàn)象對信號傳輸?shù)挠绊懽畲螅鸲鄰絺鞑サ闹饕蛉缦拢簜鬏數(shù)挠绊懽畲螅鸲鄰絺鞑サ闹饕蛉缦拢?電波經(jīng)電離層的一次反射和多次反射；電波經(jīng)電離層的一次反射和多次反射； 幾個反射層高度不同；幾個反射層高度不同； 地球磁場引起的電磁波束分裂成尋常波地球磁場引起的電磁波束分裂成尋常波與非尋常波。與非尋常波。 電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象；電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象；現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通

18、信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理（2 2） 對流層散射信道對流層散射信道對流層散射信道是一種超視距的傳播信道，其對流層散射信道是一種超視距的傳播信道，其中一跳的傳播距離約為中一跳的傳播距離約為100100500500kmkm，可工作在可工作在超短波和微波波段。超短波和微波波段。 衰落衰落散射信號電平是不斷隨時間變化的，這些變化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（短期變分為慢衰落（長期變化）和快衰落（短期變化）。化）。a a. . 慢衰落。慢衰落。b b. . 快衰落。快衰落。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 傳播損耗傳播損耗 信道的允許頻帶信道的允許頻帶脈沖信號通

19、過帶限系統(tǒng)后，波形也被展寬，而脈沖信號通過帶限系統(tǒng)后，波形也被展寬，而且系統(tǒng)頻帶越窄，波形展寬越多。從這一角度且系統(tǒng)頻帶越窄，波形展寬越多。從這一角度來看，散射信道好像是一個帶限濾波器，其允來看，散射信道好像是一個帶限濾波器，其允許頻帶定義為許頻帶定義為式中式中m m最大多徑時延差。最大多徑時延差。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理從以上兩種典型的隨參信道的例子可以看出，從以上兩種典型的隨參信道的例子可以看出，隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有以下三個特點：隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有以下三個特點： 對信號的衰耗隨時間而變化；對信號的衰耗隨時間而變化； 傳輸?shù)臅r延隨時間而變；傳輸?shù)臅r延隨時間而變； 多徑傳播。多徑

20、傳播。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2. 2. 隨參信道對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道對信號傳輸?shù)挠绊懀? 1） 一般衰落（頻率彌散現(xiàn)象）一般衰落（頻率彌散現(xiàn)象）由于電離層反射、散射及對流層散射，電波從由于電離層反射、散射及對流層散射，電波從發(fā)射點出發(fā)可能經(jīng)多條路徑到達(dá)接收點，這種發(fā)射點出發(fā)可能經(jīng)多條路徑到達(dá)接收點，這種現(xiàn)象稱現(xiàn)象稱“多徑傳播多徑傳播”。若設(shè)發(fā)射信號為若設(shè)發(fā)射信號為Acos ct,Acos ct,則經(jīng)過則經(jīng)過n n條路徑傳條路徑傳播后的接收信號播后的接收信號R R（t t）可用下式表述：可用下式表述：現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理式中，式中，a a

21、i i（t t）總共總共n n條多徑信號中第條多徑信號中第i i條路徑到條路徑到達(dá)接收端的隨機(jī)幅度；達(dá)接收端的隨機(jī)幅度；t tdidi（t t）第第i i條路徑對應(yīng)于它的延遲時間；條路徑對應(yīng)于它的延遲時間；i i（t t）相應(yīng)的隨機(jī)相位，即相應(yīng)的隨機(jī)相位，即i i（t t）= -= -c ct tdidi（t t）現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理其中其中a a（t t）是多徑信號合成后的包絡(luò)，即是多徑信號合成后的包絡(luò)，即而而（t t）是多徑信號合成后的相位，即是多徑信號合成后的相位，即現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理由式（由式（2-82-8）可以看到，）可以看到，R R（t t）可視為可視為一

22、個窄帶隨機(jī)過程。圖一個窄帶隨機(jī)過程。圖2-132-13示出了示出了R R（t t）的的波形圖和頻譜圖，從圖中可得到如下結(jié)論：波形圖和頻譜圖，從圖中可得到如下結(jié)論：由于由于a ai i（t t）和和i i（t t）都是隨機(jī)過程，都是隨機(jī)過程，故故a aI I（t t）、）、a aQ Q（t t）、）、a a（t t）和和（t t）也都也都是隨機(jī)過程。是隨機(jī)過程。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理圖圖2-9 R（t）的波形及頻譜的波形及頻譜現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 從波形上看，多徑傳播的結(jié)果使單一載頻從波形上看，多徑傳播的結(jié)果使單一載頻信號信號AcosAcosc ct t變成了包絡(luò)和相位都變

23、化的窄帶變成了包絡(luò)和相位都變化的窄帶信號；信號； 從頻譜上看，多徑傳播引起了頻率彌散從頻譜上看，多徑傳播引起了頻率彌散（色散），即由單個頻率變成了一個窄帶頻譜。（色散），即由單個頻率變成了一個窄帶頻譜。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理（2 2） 頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落設(shè)多徑傳播的路徑只有兩條，且到達(dá)接收點的設(shè)多徑傳播的路徑只有兩條，且到達(dá)接收點的兩路信號具有相同的強(qiáng)度和一個相對時延差。兩路信號具有相同的強(qiáng)度和一個相對時延差。那么，若令發(fā)射信號為那么，若令發(fā)射信號為f f（t t），），則到達(dá)接收點則到達(dá)接收點的兩條路徑信號可分別表示成的兩條路徑信號可分別表示成V V0 0f f（t tt

24、 t0 0）及及V V0 0f f（t tt t0 0）。）。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理兩徑傳播的幅頻特性將依賴于兩徑傳播的幅頻特性將依賴于| |cos/cos/2|2|。這就是說，對不同的頻率，兩徑傳播的結(jié)果將這就是說，對不同的頻率，兩徑傳播的結(jié)果將有不同的衰減。有不同的衰減。設(shè)最大多徑時延差為設(shè)最大多徑時延差為mm，則定義則定義即為相鄰傳輸零點的頻率間隔。即為相鄰傳輸零點的頻率間隔。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理3. 3. 隨參信道特性的改善隨參信道特性的改善分集接收分集接收互相獨立或基本獨立的一些信號，一般可利用不同互相獨立或基本獨立的一些信號，一般可利用不同路徑或不同頻率、不同

25、角度、不同極化等接收手段路徑或不同頻率、不同角度、不同極化等接收手段來獲取，于是大致有如下幾種分集方式。來獲取，于是大致有如下幾種分集方式。（1 1） 空間分集空間分集: :使用多個天線使用多個天線; ;（2 2） 頻率分集頻率分集: :用多個頻率傳同一信息用多個頻率傳同一信息; ;（3 3） 角度分集角度分集: :天線指向不同天線指向不同; ;（4 4） 極化分集極化分集: :接收水平、垂直極化波。接收水平、垂直極化波。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理各分散的合成信號進(jìn)行合并的方法如下：各分散的合成信號進(jìn)行合并的方法如下：（1 1） 最佳選擇式最佳選擇式選擇信噪比最好的一個接收。選擇信噪比最

26、好的一個接收。（2 2） 等增益相加式等增益相加式 各支路等增益相加。各支路等增益相加。（3 3） 最大比值相加式最大比值相加式 使增益和本支路信噪比成正比后相加。使增益和本支路信噪比成正比后相加。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理性能：性能：321321現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.4 信道的加性噪聲信道內(nèi)噪聲的來源是很多的，它們表現(xiàn)的信道內(nèi)噪聲的來源是很多的，它們表現(xiàn)的形式也多種多樣。根據(jù)它們的來源不同，可以粗形式也多種多樣。根據(jù)它們的來源不同，可以粗略地分為略地分為4 4類。類。（1 1） 無線電噪聲。它來源于各種用途的無線電噪聲。它來源于各種用途的無線電發(fā)射機(jī)。無線電發(fā)射機(jī)。（2

27、2） 工業(yè)噪聲。它來源于各種電氣設(shè)備，工業(yè)噪聲。它來源于各種電氣設(shè)備，如電力線、點火系統(tǒng)、電車、電源開關(guān)、電力鐵如電力線、點火系統(tǒng)、電車、電源開關(guān)、電力鐵道、高頻電爐等。道、高頻電爐等。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理（3 3） 天電噪聲。它來源于雷電、磁暴、天電噪聲。它來源于雷電、磁暴、太陽黑子以及宇宙射線等。太陽黑子以及宇宙射線等。（4 4） 內(nèi)部噪聲。它來源于信道本身所包內(nèi)部噪聲。它來源于信道本身所包含的各種電子器件、轉(zhuǎn)換器以及天線或傳輸線等。含的各種電子器件、轉(zhuǎn)換器以及天線或傳輸線等。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理以噪聲的性質(zhì)來分類更有利。按噪聲性質(zhì)區(qū)分如下。（1） 單頻噪聲。它主要

28、指無線電干擾。（2） 脈沖干擾。它包括工業(yè)干擾中的電火花，斷續(xù)電流以及天電干擾中的雷電等。（3） 起伏噪聲。它主要指信道內(nèi)部的熱噪聲和器件噪聲以及來自空間的宇宙噪聲。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2.5 通信中的常見噪聲1. 隨機(jī)過程的一般表述（1） 定義及特征通信過程中的隨機(jī)信號和噪聲均可歸納為依賴于時間參數(shù)t的隨機(jī)過程。（2） 隨機(jī)過程的統(tǒng)計特性現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 概率分布分布函數(shù)和概率密度函數(shù)設(shè)（t）表示一個隨機(jī)過程，則在任意一個時刻t1上（t1）是一個隨機(jī)變量。 數(shù)字特征數(shù)學(xué)期望、方差和相關(guān)函數(shù) 在實際應(yīng)用中要確定隨機(jī)過程的分布函數(shù)族并加以分析往往比較困難，而數(shù)字特征既

29、能刻劃隨機(jī)過程的重要特征，又便于運算和實際測量。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理a. 數(shù)學(xué)期望（均值）隨機(jī)過程在任意時刻t的取值所組成的隨機(jī)變量（t）的均值，就稱為隨機(jī)過程的均值。它是時間t的函數(shù)。b. 方差隨機(jī)過程的方差定義為D（t）=E（t）E（t）2現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理c. 相關(guān)函數(shù)和協(xié)方差函數(shù)衡量隨機(jī)過程任意兩個時刻上獲得的隨機(jī)變量的統(tǒng)計相關(guān)特性時，常用協(xié)方差函數(shù)B（t1，t2）和相關(guān)函數(shù)R（t1，t2）來表示。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2. 平穩(wěn)隨機(jī)過程（1） 定義及特性如果考慮的是平穩(wěn)隨機(jī)過程，則它的一些數(shù)字特征也變得簡明了：平穩(wěn)隨機(jī)過程的數(shù)學(xué)期望與t無關(guān)，為常數(shù)a；方差與t無關(guān)，也為常數(shù)；它的自相關(guān)函數(shù)只與時間間隔有關(guān)，即R（t1，t1+）=R（）現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理（2） 平穩(wěn)隨機(jī)過程相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)對于平穩(wěn)隨機(jī)過程而言，它的相關(guān)函數(shù)是特別重要的一個函數(shù)。這是因為，一方面平穩(wěn)隨機(jī)過程的統(tǒng)計特性，比如數(shù)字特征等，可通過相關(guān)函數(shù)來描述；另一方面，相關(guān)函數(shù)還揭示了隨機(jī)過程的頻譜特性。現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理3. 白噪聲理想的白噪聲在通信系統(tǒng)