第三章信道信道是通信系统必不可少的组成部分。一般来说,实际信道都不是理想的。首先，这些信道具有非理想的频率响应特性，另外还有噪声和信号通过信道传输时搀杂进去的其他干扰。信道的频率特性及噪声和干扰将影响信息传输的有效性和可靠性。一、信道的定义与分类1、狭义信道狭义信道是发送设备和接受设备之间用以传输信号的传输媒质。分为两大类。双绞线结构化布线压线钳EIA/TIA568A双绞线标准双绞线的传输性能同轴电缆(CoaxialCable)同轴电缆结构同轴电缆的分类同轴电缆的优缺点光纤、光缆光电转换器光纤的连接方式光纤的类型光纤工作波段对称电缆典型应用：通信电缆每条电缆中有数十甚至上百个线对，用它们接电话或者信号，根据颜色的不同，可以区分它们的顺序。国际标准：正：白红黑黄紫负：兰橙绿棕灰微波频谱：2GHz-40GHz,高度定向射束。分为：地面微波、卫星微波。红外线频谱：300-20000GHz,封闭区域。卫星微波蜂窝传输技术二、信道的数学模型1.调制信道模型调制信道对信号的影响是由信道的特性及外界干扰造成的，可以用一个二对端（或多对端）的时变线性网络来表示，即只需关心调制信道输出信号与输入信号之间的关系。n(t)：加性噪声，与ei(t)无关。f[·]：通过网络发生的线性变换，假设可以把f[ei(t)]写成k(t)·ei(t),则有e0(t)=k(t)·ei(t)+n(t)k(t)：产生乘性噪声，它依赖于网络特性，只有ei(t)存在时，乘性噪声才存在。有的信道，其k(t)基本不随时间变化或基本不变化，称为恒参信道；k(t)随机快变化，则称为随参信道（或变参信道）。即调制信道可分为恒参信道和随参信道。2．编码信道模型编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，因此编码信道可以用数字的转移概率来描述。三、恒参信道特性及其对信号传输的影响在信道有效的传输带宽内，|H(ω)|不是恒定不变的，而是随频率的变化有所波动。这种振幅频率特性的不理想导致信号通过信道时波形发生失真，又称为幅度频率失真。网络的传输特性通常可以用幅度—频率特性和相位—频率特性来表征。信号通过线性系统不失真的条件是该系统的传输函数H(ω)=H(ω)ejφ(ω)满足下述条件1、幅度——频率畸变幅度——频率畸变是信道的幅度——频率特性不理想引起的，主要是在信道有效的传输带宽内，|H(ω)|不是恒定不变的，而是随频率的变化有所波动。这种振幅频率特性的不理想导致信号通过信道时波形发生失真，又称为幅度频率失真。产生原因：信道中存在各种滤波器、混合线圈、串联电容、分布电感等。影响：l对模拟信号，使波形失真，如语音信号，不同频率强弱变化；l对数字信号，会引起相邻码元波形在时间上相互重叠（因信道特性变化），从而造成码间串扰、误码。2、1．相位——频率畸变：经常用群迟延——频率特性来描述相频特性：群迟延——频率特性为：τ(ω)=dφ(ω)/dω，当φ(ω)=-ωtd即τ(ω)=-td时，无相频畸变。如果信道的相位——频率特性偏离线性关系，即φ(ω)≠-ωtd时，由于信号的各次谐波通过信道后的相位关系发生改变，叠加后波形就产生了失真，称为相位频率失真，也称相位畸变。由于相位频率特性的非线性性转化为时延不一致而导致的失真，也称为群时延——频率失真。产生原因：滤波器、加感线圈。影响：语音信号，基谐时间关系失真，对视频影响大。数字信号，产生串扰。三、随参信道特性及其对信号传输的影响随参信道包括短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射、超短波及微波对流层散射、超短波电离层散射等。对流层：离地面10km～12km以下大气层电离层：离地面60～600km大气层，形成电离层的原因是太阳辐射的紫外线和x射线。1．特点：都存在多径传播（即由发射端发出的信号可能通过多条路径到达接收点），且每条路径的衰减及时延都是随时间变化的。2．影响：引起衰落和频率弥散。1）若发射单频信号Acosω0t，产生衰落和频率弥散接收信号是m条路径信号合成2）．对于频带信号产生频率选择性衰落频率选择性衰落：信号在传输过程中，某些频率出现传输零点或极点。以两路径为例，设衰减是恒定的可见，两径传播的结果将对不同的频率有不同的衰减，甚至出现了传输零点和极点，这就是所谓的频率选择性衰落。说明：τ是变化的，故传输特性零点、极点是变化的。设最大迟延为τm，则相关带宽Δf=1/τm。当信号带宽B>Δf时，R(t)波形一定有畸变。当信号带宽B<<Δf时，R(t)时强时弱，与发射单频信号时现象相似。3．改善随参信道特性的措施1）最基本的抗衰落措施是分集接收技术。分集接收就是分散接收，集中汇总输出。2）采用频谱扩展技术，以带宽