信道

信道分类

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狭义信道

有线信道

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无线信道

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电磁波的传播方式

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电离层

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视线传播

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由于地球并非完美的球體，所以并不能用一个值来表达地球的实际半径。但由于地球的形状很接近球体，用6,357km到6,378km(≈3,950 - 3,963英里)的范围值可以涵盖需要的所有半径。从数种把地球当做球体的建模方法都可以得到一个较方便的平均半径，这个值为6371km(≈3,958.7613英里)
增大视线传播距离的其他途径?

  • 微波中继（微波接力)

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  • 卫星中继（静止卫星、移动卫星)

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  • 平流层通信
  • 散射

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信道特点

  • 传播环境复杂，传输质量不稳定，频谱资源有限,且受管制，信号易受多径/时变/衰落等干扰，信号易被截获，保密性差。
  • 不需要架设传输线路，不受通信距离限制，机动性好，建立迅速。

信道数学模型

调制信道模型

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编码信道模型

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误码率
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推广到四进制无记忆编码信道

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信道的特性与影响

横参信道

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随参信道

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多径传播

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多径传播造成频率选择性衰落
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码元速率决定了数字信号的带宽，码元速率又是数字信号码元宽度ts的倒数，因此要想避免频选衰落，码元宽度至少是3-5倍的相对时延差，这就意味着要限制码元速率。所以传输高速的数字信号时，频选衰落会引起严重的码间串扰，但是实际中我们需要高速传输，高速传输又会引起码间串扰，因此可以采用正交平分服用
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选择最大的相对时延差，以满足最多的情况
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信道噪声

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主要噪声：起伏噪声
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功率谱密度如图1，对其进行积分，可得平均功率，为了方便分析问题，可以把它实际带通滤波器用矩形带通滤波器进行等效，原则是两者曲线下的面积相等。

信道容量

无扰信道容量

今奎斯特定理

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有扰信道容量

香农公式

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  • 证明了理想通信系统的“存在性”;
  • 虽未给出具体实现方法，但仍具有重要的指导意义;
  • 提供了一个衡量实际通信系统性能的标准;
  • 为后人指出了努力的方向或目标。

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数字基带传输系统

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数字基带信号

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绝对码波形

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差分（相对）波形

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频谱特性

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选码原则

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  • 无直流分量，且低频成分小;
  • 定时信息丰富;
  • 高频分量小，即功率谱主瓣宽度窄;
  • 不受信源统计特性的影响（透明性）
  • 有自检能力;
  • 编、译码简单;

    AMI码

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    HDB3码

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    译码

    破坏点：前后非0脉冲同极性的三元0和两元0
    把这些都换回4元0，其余1译为1，0译为0
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    双相码

    从高->低跳变译为1码，反之译为0码
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    CMI码

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    为了提高线路编码的性能，通常需要某种冗
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    nBmB码

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    nBmT码

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    码间串扰ISI

    抽样时不仅抽到本码元的样值，还有其他码元在该时刻的样值，他们的存在对本码元判决带来的干扰就叫码间串扰
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    Nyquist准则

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    让其他的码元的响应波形在到达抽样点时衰减为0，不实际，因为实际上的响应波形拖尾是无法避免的
    前面的响应波形在到达抽样时刻为0
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    找到稳降部分的奇对称的频率点，对着叠加，能够等效为理想低通，则意味着满足nyquist的第一准则
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    理想低通特性

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    余弦滚降特性

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    升余弦频谱特性

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    稳降部分的中心点，上下对称，因此可以叠加形成理想低通特性，可以实现无码间串扰传输
    实际的波特率R’小于理想最高波特率，且是整数倍，因此可以实现无码间串扰传输

    无码间串扰抗噪声传输性能

    误码率、误比特率来描述抗噪声性能
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    双极性基带系统

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    最佳门限电平

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    单极性基带系统

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    对比

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    眼图

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    双极性的误码率小于单极性的误码率，因为双极性的噪声容限更大

    改善系统性能

    均衡器

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    时域均衡原理

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    有限长均衡器

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    均衡准则

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    部分响应技术

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    数字带通传输系统

    数字载波 数字调制 数字频带
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    二进制数字调制原理

    2ASK（振幅键控）

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    2FSK（频移键控）

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    2PSK（相移键控）

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    2DPSK

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    若是接地，产生的是2ASK信号
    若是接另一个频率的载波源，产生的是2FSK信号
    若是上端的载波源移相Π在接到下端，产生的是2PSK信号
    若是在绝对调相的基础上在进行差分编码，产生的是2DPSK信号
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    image.png :::warning 四种二进制调制的共性和个性：
    调制：
    共性：
    个性：在于下端的接法
    若是接地，产生的是2ASK信号
    若是接另一个频率的载波源，产生的是2FSK信号
    若是上端的载波源移相Π在接到下端，产生的是2PSK信号
    若是在绝对调相的基础上在进行差分编码，产生的是2DPSK信号
    解调：
    共性：都是由带通滤波器—解调器—抽样判决组成
    个性：在于解调的方法
    2ASK:包络检波、相干解调
    2FSK:包络检波、相干解调、其他
    2PSK:相干解调
    2DPSK:相干解调+差分译码、差分相干解调 ::: BPS：传信号，滤噪声。
    应根据已调信号的频谱特性，功率谱密度来分析获得信号的带宽、载波分量等信息来设计。
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    功率谱

    2ASK/2FSK

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    2PSK/2DPSK

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    summary

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    抗噪声性能

    2ASK

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    2PSK

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    2DPSK

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    2FSK

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