1、第第3 3章章 信信 道道n3.1 信道的定義及數學模型信道的定義及數學模型n3.2 恒參信道及其傳輸特性恒參信道及其傳輸特性n3.3 隨參信道及其傳輸特性隨參信道及其傳輸特性n3.4 信道的噪聲及信道容量信道的噪聲及信道容量第第3 3章章 信信 道道n3.1 信道的定義及數學模型n3.1.1 信道的定義及分類信道的定義及分類n信道(channel)是連接發送端和接收端的通信設備。 或者信道是指以傳輸媒質為基礎的信號通道。如果信道僅是指信號的傳輸媒質，這種信道稱為狹義信道；如果信道不僅是傳輸媒質，而且包括通信系統中的一些轉換裝置，這種信道稱為廣義信道。n狹義信道按照傳輸媒質的特性可分為有線信道

2、和無線信道兩類。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。第第3 3章章 信信 道道n廣義信道除了包括傳輸媒質外，還包括通信系統有關的變換裝置（如：發送設備、接收設備、饋線與天線、調制器等等）。它的引入主要是從研究信息傳輸的角度出發，使通信系統的一些基本問題研究比較方便。廣義信道按照它包括的功能，可以分為調制信道、編碼信道等。n在研究信道時，在討論通信的一般原理時，采用廣義信道；在研究信道的一般特性時，考慮狹義信道。今后，為了敘述方便，常把廣義信道簡稱為信道。第第3 3章章 信信 道道圖3.1 調制信道和編碼信道n所謂調制信道是指圖3.1中調制器

3、輸出端到解調器輸入端的部分。所謂編碼信道是指圖3.l中編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。從調制和解調的角度來看，調制器輸出端到解調器輸入端的所有變換裝置及傳輸媒質，不論其過程如何，只不過是對已凋信號進行某種變換。第第3 3章章 信信 道道n從編碼器輸出端到譯碼器輸入端，可以用一個對數字序列進行變換的方框來加以概括。調制信道和編碼信道是通信系統中常用的兩種廣義信道，如果研究的對象和關心的問題不同，還可以定義其它形式的廣義信道。n按照信道參數的變化與否可以分為恒參信道和隨參信道。恒參信道是指對信號傳輸的影響是確定的或變化極其緩慢的信道。如架空明線、電纜、超短波及微波視距傳播等。隨參信道是指對信號傳

4、輸的影響是變化的信道。如短波電離層反射、超短波散射等。第第3 3章章 信信 道道3.1.2 信道的數學模型信道的數學模型1. 調制信道模型調制信道可以用具有一定輸入、輸出關系的方框來表示。(1) 有一對（或多對）輸入端和一對（或多對）輸出端；(2)絕大多數的信道都是線性的，即滿足線性疊加原理；(3) 信號通過信道具有固定的或時變的延遲時間；(4)信號通過信道具有固定的或時變的延遲時間；(5)即使沒有信號輸入，在信道的輸出端仍有一定的功率輸出（噪聲）。第第3 3章章 信信 道道 根據上述共性，可以用一個二對端（或多對端）的時變線性網絡來表示調制信道,如圖3.2所示。圖3.2 調制信道模型對于二對

5、端的信道模型，其輸出與輸入的關系應該有 (3.1 - 1)()()(tntefteio第第3 3章章 信信 道道加性噪聲:由于信道中的噪聲n(t)是疊加在信號上的，而且無論有無信號，噪聲n(t)是始終存在的。乘性干擾:作為數學上的一種簡潔，不妨令fei(t)=k(t)ei(t)。式(3.1 - 1)可以寫成： (3.1 - 2)由以上分析可見，信道對信號的影響可歸結到兩點：一是乘性干擾k(t)，二是加性干擾n(t)。了解k(t)與n(t)的特性，就能搞清楚信道對信號的具體影響。信道的不同特性反映在信道模型上僅為k(t)及n(t)不同而已。)()()()(tntetkteio第第3 3章章 信信

6、 道道n通常乘性干擾k(t): 根據乘性干擾k(t)的時變特性的不同可以分為兩大類：恒參信道:k(t)基本不隨時間變化，即信道對信號的影響是固定的或變化極為緩慢的，這類信道稱為恒定參量信道。通常，將架空明線、電纜、光導纖維、超短波及微波視距傳播、衛星中繼等視為恒參信道。 隨參信道:k(t)隨時間隨機快變化，這類信道稱為隨機參量信道，簡稱。短波電離層反射信道、各種散射信道、超短波移動通信信道等視為隨參信道。第第3 3章章 信信 道道n2編碼信道模型n編碼信道包括調制信道、調制器和解調器，它與調制信道模型有明顯的不同，是一種數字信道或離散信道。它是把一種數字序列變成另一種數字序列。因此，有時把調制

7、信道看成是一種模擬信道，而把編碼信道則看成是一種數字信道。編碼信道輸入是離散的時間信號，輸出也是離散時間信號，對信號的影響則是將輸入數字序列變成另一種輸出數字序列。由于信道噪聲或其它因素的影響，將導致輸出數字序列發生錯誤，因此輸入輸出數字序列之間的關系可以用一組轉移概率來表征。第第3 3章章 信信 道道n圖3.3 二進制編碼信道模型 圖3.4 四進制編碼信道模型第第3 3章章 信信 道道 在圖3.3所示的編碼信道模型中，由于信道噪聲或其它因素影響導致輸出數字序列發生錯誤是統計獨立的，因此這種信道是無記憶編碼信道。根據無記憶編碼信道的性質可以得到： P(0/0)=1-P(1/0) (3.1 -

8、3) P(1/1)=1-P(0/1) (3.1 - 4)n轉移概率完全由編碼信道的特性所決定。一個特定的編碼信道，有確定的轉移概率。但應該指出，轉移概率一般需要對實編碼信道做大量的統計分析才能得到。第第3 3章章 信信 道道由于無記憶二進制編碼信道模型，容易推出無記憶多進制的模型。設編碼信道輸入M元符號，即 X=x0, x1, , xM-1 編碼信道輸出N元符號為 Y=y0, y1, , yN-1 如果信道是無記憶的， 則表征信道輸入、 輸出特性的轉移概率為 P(yj/xi)=P(Y=yj/X=xi) 上式表示發送xi條件下接收出現yj的概率，也即將xi轉移為yj的概率。第第3 3章章 信信

9、道道3.2 3.2 恒參信道及其傳輸特性恒參信道及其傳輸特性 3.2.1 恒參信道舉例恒參信道舉例 1. 明線明線 明線是指平行而相互絕緣的架空裸線線路，通常采用銅線、鋁線或鋼線（鐵線），線徑為3mm左右。對銅、鋁線來說，長距傳輸的最高允許頻率為150kHz左右，可復用16個話路；短距傳輸時，有時傳輸頻率可達300kHz左右，可再增開12個話路。與電纜相比，它的優點是傳輸損耗低。但明線信道易受天氣變化和外界電磁干擾，通信質量不夠穩定，信道容量較小，不能傳輸視頻信號和高速數字信號。目前，已逐漸被電纜所代替。第第3 3章章 信信 道道 2. 2. 對稱電纜對稱電纜 對稱電纜是在同一保護套內有許多對

10、相互絕緣的雙導線的傳輸媒質。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。 雙絞線（twist wire）采用的導線越粗，通信距離就越遠，但導線的價格也越高。電纜的傳輸損耗比較大，但其傳輸特性比較穩定，并且價格便宜、靈活、安裝容易。通常有兩種類型：非屏蔽（UTP）和屏蔽（STP）。導線材料是鋁或銅， 直徑為0.41.4 mm。第第3 3章章 信信 道道第第3 3章章 信信 道道n3. 3. 同軸電纜同軸電纜n同軸電纜由同軸的兩個導體構成，外導體是一個圓柱形的導體，內導體是金屬線，它們之間填充著介質。n實際應用中同軸電纜的外導體是接地的，對外界干擾具有較好的屏蔽（scree

11、n）作用，所以同軸電纜抗電磁干擾性能較好。為了增大容量，也可以將幾根同軸電纜封裝在一個大的保護套內，構成多芯同軸電纜，另外還可以裝入一些二芯絞線對或四芯線組，作為傳輸控制信號用。第第3 3章章 信信 道道導體金屬編織網保護層實心介質第第3 3章章 信信 道道n4. 4. 光纖信道光纖信道n光纖信道的簡化方框圖如圖3.8所示。它由光源、光纖線路及光電探測器等三個基本部分構成。光源廣泛應用半導體發光二極管(LED)或激光二極管(LD)做光源。光纖線路可能是一根或多根光纖。在接收端是一個直接檢波式的光探測器，常用PIN光電二極管或雪崩二極管（APD管）來實現光強度的檢測。用光載波脈沖的有和無來代表二

12、進制數字。因此，光纖信道是一個典型的數字信道。第第3 3章章 信信 道道第第3 3章章 信信 道道 色散是指信號的群速度隨頻率或模式不同而引起的信號失真這種物理現象。按照色散產生的原因不同，多模光纖的色散有三種：(l)材料色散。 (2)模式色散。 (3)波導色散。 為了減小色散，增大傳輸帶寬，又研制出一種光纖，稱為單模光纖，其纖芯的直徑較小，在7m10m，包層的典型直徑約125m。在圖3.9(c)中示出的是一種階躍型單模光纖。單模光纖的無失真傳輸頻帶較寬，比多模光纖的傳輸容量大得多。第第3 3章章 信信 道道n5. 5. 無線視距中繼信道無線視距中繼信道n無線視距中繼是指工作頻率在超短波和微波

13、波段時，電磁波基本上沿視線傳播，通信距離依靠中繼方式延伸的無線電線路，相鄰中繼站間距離一般在40-50km。它主要用于長途干線、移動通信網及某些數據收集（加水文、氣象數據的測報）系統中。n無線視距中繼信道的構成如圖3.10所示。它由終端站、中繼站及各站間的電波傳播路徑所構成。由于這種系統具有傳輸容量大、發射功率小、通信穩定可靠，以及和同軸電纜相比，可以節省有色金屬等優點，因此，被廣泛用來傳輸多路電話及電視。第第3 3章章 信信 道道第第3 3章章 信信 道道n6. 6. 衛星中繼信道衛星中繼信道n衛星中繼信道是利用人造衛星作為中繼站構成的通信信道，衛星中繼信道與微波中繼信道都是利用微波信號在自

14、由空間直線傳播的特點。微波中繼信道是由地面建立的端站和中繼站組成。而衛星中繼信道是以衛星轉發器作為中繼站與接收、發送地球站之間構成。若衛星運行軌道在赤道平面，離地面高度為35780km時，繞地球運行一周的時間恰為24小時，與地球自轉同步，這種衛星稱為靜止衛星。不在靜止軌道運行的衛星稱為移動衛星。第第3 3章章 信信 道道第第3 3章章 信信 道道n3.2.23.2.2恒參信道特性及其對信號傳輸的影響恒參信道特性及其對信號傳輸的影響n恒參信道對信號傳輸的影響是確定的或者是變化極其緩慢的。因此，其傳輸特性可以等效為一個線性時不變網絡。 線性網絡的傳輸特性可以用幅度頻率特性和相位頻率特性來表征。從理

15、論上來說，只要得到了這個網絡的傳輸特性，則利用信號通過線性系統的分析方法，就可求得已調信號通過恒參信道的變化規律。線性網絡的傳輸特性可以用幅度頻率特性和相位頻率特性來表征。第第3 3章章 信信 道道1. 理想恒參信道特性理想恒參信道特性理想恒參信道就是理想的無失真傳輸信道，其等效的線性網絡傳輸特性為 （3.2 - 1）其中K0為傳輸系數，td為時間延遲，它們都是與頻率無關的常數。根據信道的等效傳輸函數，可以得到幅頻特性為 （3.2 - 2）相頻特性為 （3.2 - 3）dtjeKH0)(0)(KHdt)(第第3 3章章 信信 道道 理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延特性曲線第第3 3章章 信

16、信 道道信道的相頻特性通常采用群遲延-頻率特性來衡量。所謂的群遲延-頻率特性就是相位-頻率特性的導數，可以表示為 (3.2 - 4)理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延特性曲線如圖 3.12 所示。理想恒參信道的沖激響應為 (3.2 - 5)若輸入信號為s(t)，則理想恒參信道的輸出為 (3.2 - 6)dtdd)()()()(0dttKth)()(0dttsKtr第第3 3章章 信信 道道由此可見，理想恒參信道對信號傳輸的影響是： (1)對信號在幅度上產生固定的衰減； (2)對信號在時間上產生固定的遲延。 這種情況也稱信號是無失真傳輸。 如果信道傳輸特性偏離了理想信道特性，就會產生失真(或稱

17、為畸變)。如果信道的幅度-頻率特性在信號頻帶范圍之內不是常數，則會使信號產生幅度-頻率失真（簡稱幅頻失真）；如果信道的相位-頻率特性在信號頻帶范圍之內不是的線性函數，則會使信號產生相位-頻率失真（簡稱相頻失真或群遲延失真）。第第3 3章章 信信 道道n2. 2. 幅度幅度- -頻率失真頻率失真n幅度-頻率失真是指信號中不同頻率的分量分別受到信道不同的衰減，它由實際信道的幅度頻率特性的不理想所引起的（如在通常的電話信道中可能存在各種濾波器、混合線圈、串聯電容和分路電感等）， 這種失真又稱為頻率失真，屬于線性失真。因此，電話信道的幅度-頻率特性總不可能是理想的。譬如，圖3.13所示的典型音頻電話信

18、道就是如此。若在這種信道中傳輸數字信號，則會引起相鄰數字信號波形之間在時間上的相互重疊，造成碼間干擾。在載波電話信道上傳輸數字信號時，通常要采取均衡措施。第第3 3章章 信信 道道典型音頻電話信道的衰耗頻率特性 第第3 3章章 信信 道道n3. 3. 相位相位- -頻率失真頻率失真n當信道的相位-頻率特性偏離線性關系時，將會使通過信道的信號產生相位-頻率失真。相位-頻率失真指信號中不同頻率的分量分別受到信道不同的時延，也屬于線性失真。電話信道的相位-頻率畸變主要來源于信道中的各種濾波器及可能有的加感線圈，尤其是在信道頻帶的邊緣失真更為嚴重。n相頻畸變對模擬話音通道影響并不顯著，這是因為人耳對相

19、頻畸變不太靈敏；但對數字信號傳輸卻不然，尤其當傳輸速率比較高時，相頻畸變將會引起嚴重的碼間串擾，給通信帶來很大損害。第第3 3章章 信信 道道 典型電話信道相頻特性和群遲延頻率特性 第第3 3章章 信信 道道n3.2.3 減小畸變的措施減小畸變的措施n為了減小幅度-頻率畸變，在設計總的電話信道傳輸特性時，一般都要求把幅度-頻率畸變控制在一個允許的范圍內。這就要求改善電話信道中的濾波性能，或者再通過一個線性補償網絡，使衰耗特性曲線變得平坦。這后一措施通常稱之為“均衡”。在載波電話信道上傳輸數字信號時，通常要采用均衡措施。均衡的方式有時域均衡和頻域均衡，時域均衡的具體技術將在“數字基帶傳輸系統”中

20、介紹。n相位-頻率畸變同幅頻畸變一樣，也是一種線性畸變。因此，也可采取相位均衡技術補償群遲延畸變。第第3 3章章 信信 道道n3.3 3.3 隨參信道及其傳輸特性隨參信道及其傳輸特性n隨參信道是指信道傳輸特性隨時間隨機快速變化的信道。 常見的隨參信道有陸地移動信道、短波電離層反射信道、超短波流星余跡散射信道、超短波及微波對流層散射信道、超短波電離層散射以及超短波超視距繞射等信道。第第3 3章章 信信 道道3.3.1 3.3.1 隨參信道舉例隨參信道舉例1. 短波電離層反射信道 短波電離層反射信道是利用地面發射的無線電波在電離層與地面之間的一次反射或多次反射所形成的信道。電離層為距離地面高606

21、00km的大氣層。在太陽輻射的紫外線和x射線的作用下，大氣分子產生電離而形成電離層。波長為10100m（頻率為303MHz）的無線電波稱為短波。短波可以沿地面傳播，簡稱為地波傳播；也可以由電離層反射傳播，簡稱為天波傳播。由于地面的吸收作用，地波傳播的距離較短，約為幾十公里。而天波傳播由于經電離層一次反射或多次反射，傳輸距離可達幾千公里，甚至上萬公里。當短波無線波射入電離層時，由于折射現象會使電電波產生反射，返回地面，從而形成短波電離層反射信道。第第3 3章章 信信 道道n電離層厚度有數百千米，可分為D、E、F1和F2四層，如圖3.15所示。由于太陽輻射的變化，電離層的密度和厚度也隨時間隨機變化

22、，因此短波電離層反射信道屬于隨參信道。在白天，由于太陽輻射強，所以D、E、F1和F2四層都存在，在夜晚，由于太陽輻射減弱，D層和F1層幾乎完全消失，因此只有E層和F2層存在。由于D、E層電子密度小，不能形成反射條件，所以短波電波不會被反射。D、E層對電波傳輸的影響主要是吸收電波，使電波能量損耗。F2層是反射層，其高度為250300km，所以一次反射的最大距離約為4000km。第第3 3章章 信信 道道短波信號從電離層反射的傳播路徑 第第3 3章章 信信 道道在白天，電離層較厚，F2層的電子密度較大，最高可用頻率較高。在夜晚，電離層較薄，F2層的電子密度較小，最高可用頻率要比白天低。短波電離層反

23、射信道最主要的特征是多徑傳播， 多徑傳播有以下幾種形式:(1) 電波從電離層的一次反射和多次反射； (2) 電離層反射區高度所形成的細多徑；(3) 地球磁場引起的尋常波和非尋常波； (4) 電離層不均勻性引起的漫射現象。第第3 3章章 信信 道道n2. 對流層散射信道n對流層是離地面1012km的大氣層。在對流層中由于大氣湍流運動等原因引起大氣層的不均勻性，當電磁波射入對流層時，這種不均勻性就會引起電磁波的散射，也就是漫反射，一部分電磁波向接收端方向散射，起到中繼的作用。圖3.17示出了對流層散射傳播路徑的示意圖，圖中ABCD所表示的收發天線共同照射區，稱為散射體積，其中包含許多不均勻氣團。通

24、常一跳的通信距離約為100500km，對流層的性質受許多因素的影響隨機變化；另外，對流層不是一個平面，而是一個散體，電波信號經過對流層散射也會產生多徑傳播，因此對流層散射信道也是隨參信道。第第3 3章章 信信 道道第第3 3章章 信信 道道n3.3.2 隨參信道傳輸媒質的特點隨參信道傳輸媒質的特點n隨參信道的特性比恒參信道要復雜得多，對信號的影響也要嚴重得多。其根本原因在于它包含一個復雜的傳輸媒質。從對信號傳輸影響來看，傳輸媒質的影響是主要的，而轉換器特性的影響是次要的，甚至可以忽略不計。n隨參信道的共同特點是：由發射點出發的電波可能經多條路徑到達接收點，這種現象稱多徑傳播。就每條路徑信號而言

25、，它的衰耗和時延都不是固定不變的，而是隨電離層或對流層的變化機理隨機變化的。因此，多徑傳播后的接收信號將是衰減和時延隨時間變化的各路徑信號的合成。第第3 3章章 信信 道道概括起來，隨參信道傳輸媒質通常具有以下特點：（1）對信號的衰耗隨時間隨機變化；（2）信號傳輸的時延隨時間隨機變化；（3）多徑傳播。所謂多徑傳播是指由發射點出發的電波可能經過多條路徑到達接收點，由于每條路徑對信號的衰減和時延都隨電離層或對流層的機理變化而變化，所以接收信號將是衰減和時延隨時間變化的各路徑信號的合成。多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應。第第3 3章章 信信 道道3.3.3 3.3.3 隨參信道對信號傳輸的影響隨參信

26、道對信號傳輸的影響 1. 隨參信道對信號傳輸影響的分析 由上面討論可知，信號經隨參信道傳播后，接收的信號將是衰減和時延隨時間變化的多路徑信號的合成。假設發射波為幅度恒定，頻率單一的載波Acoswct,經過n條路徑傳播后的接收信號R(t)可表示為： （3.3 - 1） 大量觀察表明，ai(t)和i(t)隨時間的變化比信號載頻的周期變化通常要緩慢得多，即ai(t)和i(t)可看作是緩慢變化的隨機過程。因此式（3.3 - 1）又可寫成)(cos)()(cos)()(11tttatttatRicniiinicitttatttatRcniiicniiisin)(sin)(cos)(cos)()(11第第

27、3 3章章 信信 道道令 得其中V(t)是多徑信號合成后的包絡，即niiiCttatX1)(cos)()(niiiSttatX1)(sin)()()(cos)(sin)(cos)()(tttVttXttXtRccScC)()()(22tXtXtVSC第第3 3章章 信信 道道n由于ai(t)和i(t)是緩慢變化的隨機過程，因而XC(t)、XS(t)及包絡V(t)、相位(t)也都是緩慢變化的隨機過程,于是，R(t)可視為一個窄帶隨機過程。由第 2 章隨機信號分析理論我們知道，窄帶隨機過程包絡V(t)的一維分布服從瑞利分布，相位(t)的一維分布服從均勻分布，其波形與頻譜如圖3.18所示。n結論：發

28、射信號為單頻恒幅正弦波時，接收信號因多徑效應變成包絡起伏的窄帶信號。第第3 3章章 信信 道道第第3 3章章 信信 道道n2. 2. 兩條路徑引起的多徑效應分析與相關帶寬兩條路徑引起的多徑效應分析與相關帶寬n當發送的信號是具有一定頻帶寬度的信號時，多徑傳播會產生頻率選擇性衰落。兩徑傳輸時，對于不同的頻率，信道的衰減不同。例如，當=2n/（n為整數）時，出現傳播極點；當=(2n+1)/（n為整數）時，出現傳輸零點。另外，相對時延差一般是隨時間變化的，故傳輸特性出現的零極點在頻率軸上的位置也是隨時間而變的。顯然，當一個傳輸信號的頻譜寬于1/Hz時，傳輸信號的頻譜將受到畸變，致使某些分量被衰落，這種

29、現象稱為頻率選擇性衰落，簡稱選擇性衰落。第第3 3章章 信信 道道多徑傳播對信號傳輸的影響（1）產生了瑞利衰落從波形上看，幅度恒定、頻率單一的載波信號變成了包絡和相位受到調制的窄帶信號（稱為衰落信號。（2）引起了頻率彌散從頻譜上看， 多徑傳播使單一譜線變成了窄帶頻譜， 即多徑傳播引起了頻率彌散。 （3）造成了頻率選擇性衰落信號頻譜中某些分量被衰落的一種現象，發生在傳輸信號的頻譜大于多徑傳播媒質的相關帶寬。第第3 3章章 信信 道道n多徑傳播時的相對時延差通常用最大多徑時延差來表征，并用它來估算傳輸零極點在頻率軸上的位置。多徑效應會使數字信號的碼間串擾增大。為了減小碼間串擾的影響，通常要降低碼元

30、傳輸速率。因為，若碼元速率降低，則信號帶寬也將隨之減小，多徑效應的影響也隨之減輕。即信號頻帶（fs）必須小于相關帶寬。綜上分析：多徑傳播引起的瑞利型衰落（屬快衰落）和頻率選擇性衰落是嚴重影響信號傳輸的兩個因素。第第3 3章章 信信 道道n3.3.4 隨參信道特性的改善隨參信道特性的改善n隨參信道的衰落，將會嚴重降低通信系統的性能，必須設法改善。對于慢衰落，主要采取加大發射功率和在接收機內采用自動增益控制等技術和方法。對于快衰落，通常可采用多種措施，例如，各種抗衰落的調制/解調技術、抗衰落接收技術及擴頻技術等。其中明顯有效且常用的抗衰落措施是分集接收技術。第第3 3章章 信信 道道n1. 1.

31、分集接收的基本思想分集接收的基本思想n前面說過，快衰落信道中接收的信號是到達接收機的各徑分量的合成。這樣，如果能在接收端同時獲得幾個不同的合成信號，并將這些信號適當合并構成總的接收信號，將有可能大大減小衰落的影響。這就是分集接收的基本思想。n在此，分集兩字的含義是，分散得到幾個合成信號，而后集中（合并）處理這些信號。理論和實踐證明，只要被分集的幾個合成信號之間是統計獨立的，那么經適當的合并后就能使系統性能大為改善。第第3 3章章 信信 道道2. 2. 分散得到合成信號的方式分散得到合成信號的方式 為了獲取互相獨立或基本獨立的合成信號，一般利用不同路徑或不同頻率、不同角度、不同極化等接收手段來實

32、現。（1）空間分集（2）頻率分集（3）角度分集（4）極化分集第第3 3章章 信信 道道n3. 3. 集中合成信號的方式集中合成信號的方式n對各分散的合成信號進行合并的方法有多種，最常用的有：n（1）最佳選擇式n（2）等增益相加式n（3）最大比值相加式 以上合并方式在改善總接收信噪比上均有差別，最大比值合并方式性能最好，等增益相加方式次之，最佳選擇方式最差。第第3 3章章 信信 道道3.4 3.4 信道的噪聲及信道容量信道的噪聲及信道容量 3.4.1 噪聲的定義及分類噪聲的定義及分類 1.1.噪聲的分類噪聲的分類 根據噪聲的來源，進行分類，一般可以分為三類，即（1）人為噪聲（2）自然噪聲（3）內

33、部噪聲 如果根據噪聲的性質分類，噪聲可以分為窄帶噪聲、脈沖噪聲和起伏噪聲。這三種噪聲都是隨機噪聲。第第3 3章章 信信 道道2. 起伏噪聲及特性起伏噪聲及特性 在起伏噪聲中，我們主要討論熱噪聲、散彈噪聲和宇宙噪聲的產生原因，分析其統計特性。 在通信系統中，電阻器件噪聲、天線噪聲、饋線噪聲以及接收機產生的噪聲均可以等效成熱噪聲。實驗結果和理論分析證明，在阻值為R的電阻器兩端所呈現的熱噪聲，其單邊功率譜密度為 （3.4 - 1）式中，T為所測電阻的絕對溫度，K=1.3805410-23 (J/K)為玻耳茲曼常數，h=6.625410-34(J/s)為普朗克常數。)/(1)exp(4)(2ZnHVK

34、ThfRhffP第第3 3章章 信信 道道n3.4.2 信道容量信道容量n信道容量是指信道中信息無差錯傳輸的最大平均信息速率。從信息論的觀點來看，各種信道可概括為連續信道和離散信道兩類。在信道模型中，定義了兩種廣義信道：調制信道和編碼信道。n調制信道是一種連續信道，是指輸入和輸出信號都是取值連續的，其信道模型用時變線性網絡來表示，可以用連續信道的信道容量來表征；編碼信道是一種離散信道，是指輸入和輸出信號都是取值離散的時間函數，其信道模型用轉移概率來表示，可以用離散信道的信道容量來表征。第第3 3章章 信信 道道n1. 1. 離散信道容量離散信道容量n離散信道容量有以下兩種不同的度量單位。一種是用每個符號（symbol）能夠傳輸的平均信息量最大值表示信道容量C；另一種是用單位時間（秒）內能夠傳輸的平均信息量最大值表示信道容量Ct。這兩者之間可以互換。若知道信道每秒能夠傳輸多少個符號，則不難從第一種轉換為第二種表示。因此，這兩種表示方法在實質上是一樣的；可以根據需要選用。n假設離散信道的模型如圖3.23所示。n圖3.23（a） 是無噪聲信道。圖中，P(xi)表示發送符號xi的概率，P(yi)表示收到符號yi的概率，P(yi /xi)是轉移概率。這里i=1,2,3n。由