文档介绍：通信原理
第4章信道
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第4章信道
主要内容
1 无线信道
2 有线信道
3 信道的数学模型
4 信道特性对信号传输的影响
5 信道中的噪声
6 信道容量
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第4章信道
本章重点:
1 信道分类:
狭义信道(有线信道,无线信道)
广义信道(调制信道,编码信道)
2 信道传输特性和噪声的特性,及其对于信号传输的影响。
3 信道容量(香农定理)
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第4章信道
引言
信道定义与分类
信道是指以传输媒质为基础的信号通道。根据信道的定义,如果信道仅是指信号的传输媒质,这种信道称为狭义信道; 如果信道不仅是传输媒质,而且包括通信系统中的一些转换装置,这种信道称为广义信道。
狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。
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为了叙述方便,常把广义信道简称为信道。
广义信道除了包括传输媒质外,还包括通信系统有关的变换装置,这些装置可以是发送设备、接收设备、天线、调制器、解调器等等。这相当于在狭义信道的基础上, 扩大了信道的范围。广义信道按照它包括的功能,可以分为调制信道、编码信道等。
下面我们首先分析狭义信道,狭义信道分为无线信道和有线信道
无线信道中的信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的,一般来说电磁波频率都比较高
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第4章信道
无线信道
无线信道电磁波的频率- 受天线尺寸限制
地球大气层的结构
对流层:地面上 0 ~ 10 km
平流层:约10 ~ 60 km
电离层:约60 ~ 400 km
地面
对流层
平流层
电离层
10 km
60 km
0 km
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电离层对于传播的影响
反射
散射
大气层对于传播的影响
散射
吸收
注:散射,吸收会使
电磁波衰减,电磁波
的频率越高,传播衰减
越厉害
频率(GHz)
(a) 氧气和水蒸气( g/m3)的衰减
频率(GHz)
(b) 降雨的衰减
衰减
(dB/km)
衰减
(dB/km)
水蒸气
氧气
降雨率
图4-6 大气衰减
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传播路径
地面
图4-1 地波传播
地面
信号传播路径
图 4-2 天波传播
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电磁波的分类:
地波
频率< 2 MHz
有绕射能力
距离:数百或数千千米
天波
频率:2 ~ 30 MHz
特点:被电离层反射
一次反射距离:< 4000 km
寂静区:电磁波不能到达的区域
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视线传播:
频率> 30 MHz
距离: 和天线高度有关
(-3)
式中,D –收发天线间距离(km)。
[例] 若要求D = 50 km,则由式(-3)
增大视线传播距离的其他途径
中继通信:
卫星通信:静止卫星、移动卫星
平流层通信:
d
d
h
接收天线
发射天线
传播途径
D
地面
r
r
图 4-3 视线传播
图4-4 无线电中继
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m
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图4-7 对流层散射通信
地球
有效散射区域
第4章信道
散射传播
电离层散射
机理- 由电离层不均匀性引起
频率- 30 ~ 60 MHz
距离- 1000 km以上
对流层散射
机理- 由对流层不均匀性(湍流)引起
频率- 100 ~ 4000 MHz
最大距离< 600 km
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