第二章信道。
2.1 信道的定义及分类。
2.1.1 狭义信道和广义信道。
信道分为狭义的信道和广义的信道。
狭义的“信道”概念：传输信号的物理媒质（如光纤、双绞线等）
广义的“信道”概念：在传输信号过程中，所使用的设备和资源的总称。它们是信号的“必经之路”。
2.2 信道模型。
2.2.1 调制（连续）信道模型。
调制信道的共性：
1)有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端；
2)绝大多数的信道都是线性的，即满足叠加原理；
3)信号通过信道具有一定的迟延时间，还会受到(固定的或时变的)损耗；
4)即使没有信号输入，在信道的输出端仍有一定的功率输出（噪声）。
输出与输入的关系为：
信道对信号的影响可归结到两点：
一是乘性干扰 k(t)
二是加性干扰n(t)
根据乘性干扰特性，可把调制信道分为两类：一类是恒参信道，即k(t)随时间缓变或不变；另一类是变参信道，即k(t)随时间快速变化。
2.2.2 编码信道模型。
通常使用“转移概率”来描述，画成图形：
2.3 恒参信道。
恒参信道的概念：参数（即系统传递函数）基本不随时间变化；
常见的恒参信道：所有的有线信道+两个无线信道：无线视距中继、卫星中继（同步卫星）；
2.3.1 无失真传输的数学模型。
“无失真传输” 和“失真”的定义。
在不考虑噪声的情况下，如果信号在传输中只是幅度上的等比例衰减和时间上的同步延迟，则可看作无失真传输；
失真的特点是信号畸变（其本质是产生了新的频率成分，或频率分布发生改变）。
无失真传输的系统转移函数h(ω)
根据无失真的定义，无失真传输的应满足：
其中k为衰减或放大的比例因子；是整体延时；
对等式两边同时取傅里叶变换，有：
又根据转移函数的定义有：
要使任意一个信号通过线性网络不产生波形失真，网络的传输特性应该具备以下两个理想条件：
网络的幅频特性是一条水平直线；
网络的相频特性应与频率成负斜率直线关系；
网络的群时延-频率特性是一条水平直线。
2.3.2 几种失真方式。
幅度-频率失真。
典型音频**信道的相对衰耗。
若传输数字信号，会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相互重叠，即码间串扰。
相位-频率失真（群时延失真）
典型**信道群时延-频率特性
对模拟信号的影响不太严重，但若传输数字信号，会引起严重的码间串扰。
减小失真的措施。
减小幅度-频率失真的措施：改善**信道中的滤波性能，或者再通过一个线性补偿网络，使衰耗特性曲线变得平坦。这后一措施通常称之为“均衡”。
减小相位-频率失真的措施：采取相位均衡技术补偿群迟延失真。
2.4 变参信道。
2.4.1 基本概念。
变参信道的概念：系统转移函数h随时间变化而变化；
常见的变参信道：短波电离层反射、对流层散射等；
特点：信号的衰耗随时间随机变化；
信号传输的时延随时间随机变化；
多径传播。短波电离层反射信道最主要的特征是多径传播，多径传播有以下几种形式：
电波从电离层的一次反射和多次反射；
电离层反射区高度不同；
地球磁场引起的电磁波束**成寻常波与非寻常波；
电离层不均匀引起的漫射现象 。
2.4.2 多径传播对信号传输的影响。
多径衰落与频率弥散。
设发射信号为，则经过n路径传播后的接收信号可用下式表述。
式中， —第i条路径的接收信号振幅；
——第i条路径的传输时延；
——第i条路径的随机相位。
经过理论分析和实际观察可以得出结论。
和可看作是缓慢变化的随机过程。化简后接收信号可用下式表述：
其中，是多径信号合成后的包络；
是多径信号合成后的相位。
包络和相位都是缓慢变化的随机过程。于是，可视为一个窄带随机过程。
从波形上看，多径传播的结果使确定的载频信号变成了包络和相位都随机变化的窄带信号，这种信号称为衰落信号；
从频谱上看，多径传播引起了频率弥散（色散），即由单个频率变成了一个窄带频谱；
通常将由于电离层浓度变化等因素所引起的信号衰落称为慢衰落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落。
时间弥散。频率选择性衰落与相关带宽。
当发送的信号是具有一定频带宽度的信号时，多径传播会产生频率选择性衰落。
下面假定多径传播的路径只有两条的情况进行分析。
令发送信号为f (t)，其频谱函数为f(w)。则到达接收点的两路信号，具有相同的衰减，这样它们可分别表示为：
当这两条传输路径的信号合成后得：
相应于它的傅氏变换对为：
因此，信道的传递函数为：
其幅频特性为：
当一个传输信号的频谱宽于时，将致使某些频率分量被衰落，这种现象称为频率选择性衰落，简称选择性衰落。
上述概念可推广到一般的多径传播中去。多径传播时的相对时延差通常用最大多径时延差来表征，并用它来估算传输零极点在频率轴上的位置。
设信道的最大时延差为，则相邻两个零点之间的频率间隔为：
这个频率间隔通常称为多径传播信道的相关带宽。为保证接收质量，常按下式选择信号带宽：
2.4.3 变参信道特性的改善
对于慢衰落，主要采取加大发射功率和在接收机内采用自动增益控制等技术和方法即可。
对于快衰落，通常可采用多种措施，例如，各种抗衰落的调制/解调技术、抗衰落接收技术及扩频技术等。其中明显有效且常用的抗衰落措施是分集接收技术。
分集接收的基本思想。
基本思想：如果能在接收端同时获得几个不同的合成信号，并将这些信号适当合并构成总的接收信号，将有可能大大减小衰落的影响。
要求：只有被分集的几个合成信号之间是统计独立的，合并后才能使系统性能改善。
分散得到合成信号的方式。
为了获取互相独立或基本独立的合成信号，大致有如下几种分集方式：空间分集、频率分集、
角度分集、极化分集。
集中合成信号的方式。
最佳选择式、等增益相加式、最大比值相加式。
以上合并方式中最大比值合并方式性能最好，等增益相加方式次之，最佳选择方式最差。
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