2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)1通信原理簡(jiǎn)明教程－第2章2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)2第2章預(yù)備知識(shí)2.1信號(hào)與系統(tǒng)的分類2.2確知信號(hào)分析2.3隨機(jī)信號(hào)分析2.4通信系統(tǒng)中的噪聲2.5匹配濾波器2.6信道2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)32.1信號(hào)與系統(tǒng)的分類信號(hào)的分類數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)

數(shù)字信號(hào)：攜帶信息的參量取值離散，如計(jì)算機(jī)輸出的“１”“０”信號(hào)。

模擬信號(hào)：攜帶信息的參量取值連續(xù)，如語音信號(hào)。周期信號(hào)與非周期信號(hào)

周期信號(hào)：每隔一個(gè)固定時(shí)間重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，如正弦信號(hào)或余弦信號(hào)。

非周期信號(hào)：不是周期重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，如語音信號(hào)、單個(gè)的矩形脈沖信號(hào)等。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)4確知信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)

確知信號(hào)：能用確定的數(shù)字表達(dá)式描述的信號(hào)。

隨機(jī)信號(hào)：信號(hào)在發(fā)生之前無法預(yù)知的信號(hào)，即寫不出確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式，通常只知道它取某值的概率。能量信號(hào)與功率信號(hào)

能量信號(hào)：能量有限的信號(hào)。如寬度和幅度有限的單個(gè)矩形脈沖。

功率信號(hào)：功率有限的信號(hào)。如正弦或余弦信號(hào)。2.1信號(hào)與系統(tǒng)的分類2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)52.系統(tǒng)的分類線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) 線性系統(tǒng)：滿足線性疊加原理的系統(tǒng)。 非線性系統(tǒng)：不滿足線性疊加原理的系統(tǒng)。時(shí)不變與時(shí)變系統(tǒng)

時(shí)不變系統(tǒng)：系統(tǒng)的參數(shù)不隨時(shí)間變化。也稱為恒參系統(tǒng)。

時(shí)變系統(tǒng)：系統(tǒng)的參數(shù)隨時(shí)間變化，也稱為變（隨）參系統(tǒng)。2.1信號(hào)與系統(tǒng)的分類2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)6物理可實(shí)現(xiàn)與物理不可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)

物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)：實(shí)際系統(tǒng)都是物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)的輸出信號(hào)不可能在輸入信號(hào)之前出現(xiàn)。

物理不可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)：理想系統(tǒng)都是物理不可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，如理想低通濾波器。2.1信號(hào)與系統(tǒng)的分類2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)72.2確知信號(hào)分析2.2.1周期信號(hào)的頻譜分析2.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析2.2.3帕塞瓦爾定理及譜密度2.2.4波形的相關(guān)與卷積2.2.5信號(hào)帶寬2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)82.2.1周期信號(hào)的頻譜分析任意周期為T0的周期信號(hào)可以展開成如下指數(shù)形式的級(jí)數(shù)：當(dāng)x(t)為實(shí)偶信號(hào)時(shí)，也為實(shí)偶函數(shù)。反映了周期信號(hào)中頻率為成分的幅度值和相位值，稱為周期信號(hào)的頻譜。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)92.2.1周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)102.2.1周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)112.2.1周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)122.2.1周期信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)頻譜特點(diǎn):離散性

諧波性2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)132.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析

非周期信號(hào)與其傅里葉變換之間關(guān)系:1.傅里葉變換求稱為傅里葉變換，記為求稱為傅里葉反變換，記為2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)142.常用信號(hào)的傅里葉變換對(duì)

矩形脈沖矩形脈沖的頻譜2.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)15門函數(shù)頻譜函數(shù)的傅氏反變換（a）矩形脈沖波形（b）矩形脈沖的頻譜圖2.2.6矩形頻譜及其時(shí)間波形2.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)16升余弦脈沖的傅氏變換0(a)(b)02.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)17升余弦頻譜函數(shù)的傅氏反變換(a)(b)2.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)18周期信號(hào)頻譜：周期沖激脈沖序列頻譜函數(shù)：周期矩形脈沖序列頻譜函數(shù)：2.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)19（1）線性疊加（2）時(shí)移特性

[例2-6]求下圖脈沖信號(hào)的頻譜。

3.傅里葉變換的運(yùn)算特性及其應(yīng)用

2.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)202.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析（3）頻移特性

解：2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)212.2.2非周期信號(hào)的頻譜分析（4）卷積特性2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)222.2.3帕塞瓦爾定理及譜密度1.能量信號(hào)的帕塞瓦爾定理及能量譜

能量信號(hào)的帕塞瓦爾定理:

帕塞瓦爾定理將信號(hào)能量或功率與信號(hào)的頻譜函數(shù)聯(lián)系起來。這樣就有了時(shí)域和頻域兩種計(jì)算能量或功率的方法，從而可以選擇方便計(jì)算的方法來求得信號(hào)的能量或功率。

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)23[例2-8]求信號(hào)的能量.定義單位頻率上的能量為能量譜密度:能量譜表示能量隨頻率分布的情況.

2.2.3帕塞瓦爾定理及譜密度2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)242.功率信號(hào)的帕塞瓦爾定理及功率譜

功率信號(hào)的帕塞瓦爾定理:

帕塞瓦爾定理將信號(hào)能量或功率與信號(hào)的頻譜函數(shù)聯(lián)系起來。這樣就有了時(shí)域和頻域兩種計(jì)算能量或功率的方法，從而可以選擇方便計(jì)算的方法來求得信號(hào)的能量或功率。

2.2.3帕塞瓦爾定理及譜密度2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)25定義單位頻率上的功率為功率譜密度:功率譜表示功率隨頻率分布的情況.[例2-9]設(shè)余弦信號(hào)，求此信號(hào)功率譜密度及其功率。

2.2.3帕塞瓦爾定理及譜密度2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)262.2.4波形的相關(guān)與卷積1.波形的相關(guān)能量信號(hào)的互相關(guān)定義為:

當(dāng)

時(shí),即為自相關(guān)函數(shù):2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)272.2.4波形的相關(guān)與卷積2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)28自相關(guān)函數(shù)的特性

①能量信號(hào):；功率信號(hào):。②③④與能量譜密度是一對(duì)傅里葉變換,即:此表達(dá)式即為維納-辛欽定理.2.2.4波形的相關(guān)與卷積2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)292.波形的卷積幾個(gè)常用的卷積式子:2.2.4波形的相關(guān)與卷積2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)302.2.5信號(hào)帶寬1.以集中一定百分比的能量（功率）來定義帶寬：

能量信號(hào)

功率信號(hào)

給定比例即可求出帶寬.2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)312.2.5信號(hào)帶寬2.3dB帶寬帶寬B定義為正頻率軸上或下降到3dB（半功率點(diǎn)）處的相應(yīng)頻率間隔，習(xí)慣上稱為“3dB帶寬”。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)322.2.5信號(hào)帶寬3.等效矩形帶寬

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)334.第一個(gè)零點(diǎn)帶寬用能量譜或功率譜主瓣的第一個(gè)零點(diǎn)頻率(正)定義帶寬.注意:對(duì)于同一信號(hào),不同定義下的帶寬可能有所不同.(1)3dB帶寬(2)等效矩形帶寬(3)第一個(gè)零點(diǎn)帶寬(4)百分比帶寬2.2.5信號(hào)帶寬2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)342.3隨機(jī)信號(hào)分析2.3.1隨機(jī)變量

隨機(jī)變量：取值隨機(jī)的變量稱為隨機(jī)變量.

離散隨機(jī)變量:取值離散可數(shù)連續(xù)隨機(jī)變量:取值充滿某一有限或無限區(qū)間.2.概率及概率密度函數(shù)概率:表示離散隨機(jī)變量取某個(gè)值可能性的大小.

概率密度函數(shù):表示連續(xù)隨機(jī)變量取某值可能性的大小.2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)352.3.1隨機(jī)變量概率密度函數(shù)

(pdf):性質(zhì)：(1)(2)(3)2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)362.3.1隨機(jī)變量3.幾個(gè)常用的概率密度函數(shù)(1)均勻分布隨機(jī)變量在區(qū)間均勻布,其概率密度函數(shù)為:2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)372.3.1隨機(jī)變量(2)高斯分布(Gaussian)

高斯分布又稱為正態(tài)分布,其概率密度函數(shù)為2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)382.3.1隨機(jī)變量?jī)蓚€(gè)特殊概率:

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)392.3.1隨機(jī)變量(3)瑞利分布窄帶高斯噪聲包絡(luò)的瞬時(shí)值服從瑞利分布,其概率密度函數(shù)為2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)402.3.1隨機(jī)變量(4)萊斯分布窄帶高斯噪聲+正弦波合成信號(hào)包絡(luò)的瞬時(shí)值服從瑞利分布,其概率密度函數(shù)為當(dāng),退化為瑞利分布

當(dāng)相對(duì)于噪聲較大時(shí),則近似為正態(tài)分布2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)412.3.1隨機(jī)變量4.隨機(jī)變量的數(shù)字特征(1)數(shù)學(xué)期望離散隨機(jī)變量:

連續(xù)隨機(jī)變量:

隨機(jī)變量的函數(shù):2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)422.3.1隨機(jī)變量數(shù)字期望的特點(diǎn):(1)(5)(2)(3)兩個(gè)隨機(jī)變量相互獨(dú)立

(4)2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)432.3.1隨機(jī)變量(2)方差方差特性:(1)(2),兩隨機(jī)變量獨(dú)立(3)(4)(5)2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)442.3.1隨機(jī)變量(3)協(xié)方差與相關(guān)矩協(xié)方差定義為:

其中稱為和的相關(guān)矩.注意:,稱兩個(gè)隨機(jī)變量不相關(guān)

,稱兩個(gè)隨機(jī)變量正交

,稱兩個(gè)隨機(jī)變量獨(dú)立2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)452.3.2隨機(jī)過程隨機(jī)過程的概念定義:包含隨機(jī)變量的時(shí)間的函數(shù).例如:,其中為隨機(jī)變量,其余為常數(shù).當(dāng)取值一定時(shí),稱為樣本函數(shù).當(dāng)取值一定時(shí),為隨機(jī)變量.因此:(1)隨機(jī)過程也定義為全體樣本函數(shù)的集合.(2)隨機(jī)過程也定義為依賴于時(shí)間的隨機(jī)變量的集合.2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)462.3.2隨機(jī)過程2.

隨機(jī)過程的數(shù)字特征隨機(jī)過程的均值:隨機(jī)過程的方差:通常：隨過程均值是時(shí)間的函數(shù)；方差也是時(shí)間的函數(shù)。[例2-13]求隨機(jī)過程的均值，其中，為常數(shù)，隨機(jī)相位在內(nèi)均勻分布。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)47隨機(jī)過程的自相關(guān)函數(shù)(不同時(shí)刻取值的關(guān)聯(lián)程度):通常：隨機(jī)過程的自相關(guān)函數(shù)是時(shí)間和時(shí)間間隔的函數(shù)。[例2-14]求隨機(jī)過程的自相關(guān)函數(shù)，其中，為常數(shù)，隨機(jī)相位在內(nèi)均勻分布。2.3.2隨機(jī)過程2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)482.3.2隨機(jī)過程解：2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)492.3.3平穩(wěn)隨機(jī)過程1.廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程的定義（1）均值為常數(shù)，即（2）自相關(guān)函數(shù)與時(shí)間無關(guān)，即可見：[例2-13]和[例2-14]所示隨機(jī)過程是平穩(wěn)隨機(jī)過程。[例2-15]考察隨機(jī)過程的平穩(wěn)性。其中、是常數(shù)，相位是在區(qū)間上均勻分布的隨機(jī)變量。

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)502.3.3平穩(wěn)隨機(jī)過程2.平穩(wěn)隨機(jī)過程自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)(1)偶函數(shù)，即(2)，為隨機(jī)過程的功率。(3）隨機(jī)過程自相關(guān)函數(shù)與功率譜密度之間是一對(duì)傅氏變換，即：

---維納-辛欽定理[例2-16]求隨機(jī)過程的功率譜密度及功率，其中，為常數(shù)，隨機(jī)相位在內(nèi)均勻分布。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)512.3.3平穩(wěn)隨機(jī)過程參考答案：由[例2-14]得自相關(guān)函數(shù)為

由維納粹-辛欽定理得故功率為2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)522.3.3平穩(wěn)隨機(jī)過程例2-17有隨機(jī)過程，其中是一個(gè)零均值的平穩(wěn)隨機(jī)過程，其自相關(guān)函數(shù)為，psd為。是常數(shù)，相位是在區(qū)間上均勻分布的隨機(jī)變量，且與相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。（1）證明是廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程；（2）求的功率譜密度函數(shù)。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)532.3.3平穩(wěn)隨機(jī)過程3.平穩(wěn)隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)542.3.3平穩(wěn)隨機(jī)過程關(guān)于輸出隨機(jī)過程，有如下結(jié)論：數(shù)學(xué)期望:自相關(guān)函數(shù):功率譜密度：概率分布:如果線性系統(tǒng)的輸入過程是高斯型的，則系統(tǒng)的輸出過程也是高斯型的。

在任一時(shí)刻上的取值將是無窮多個(gè)高斯隨機(jī)變量之和。

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)552.3.3平穩(wěn)隨機(jī)過程2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)562.4通信系統(tǒng)中的噪聲所謂噪聲是指通信系統(tǒng)中騷擾信號(hào)的傳輸與處理的那些不需的電波形，它是典型的隨機(jī)過程。在通信過程中不可避免地存在著噪聲，它對(duì)通信質(zhì)量的好壞，甚至能否進(jìn)行正常的通信有著極大的影響。它的來源很廣，種類很多。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)572.4.1噪聲和分類1.人為噪聲與自然噪聲人為噪聲:人為噪聲是指各種電氣設(shè)備、汽車的火花塞所產(chǎn)生的火花放電、高壓輸電線路的電暈放電以及鄰近電臺(tái)信號(hào)的干擾等自然噪聲:自然噪聲包括大氣產(chǎn)生的噪聲、天體輻射的電磁波所形成的宇宙噪聲以及通信設(shè)備內(nèi)部電路產(chǎn)生的熱噪聲和散彈噪聲等。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)582.4.1噪聲分類2.高斯分布噪聲和非高斯分布噪聲

高斯分布噪聲:瞬時(shí)值服從高斯分布的噪聲稱為高斯噪聲。非高斯分布噪聲：噪聲的瞬時(shí)值不服從高斯分布的噪聲。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)592.4.1噪聲分類3.白噪聲和有色噪聲

有色噪聲:噪聲的功率譜密度不為常數(shù)。白噪聲：噪聲的功率譜密度為常數(shù)，即

(a)雙邊功率譜表示(b)單邊功率譜表示2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)602.4.1噪聲分類4.加性噪聲和乘性噪聲

加性噪聲:如果噪聲與信號(hào)是相加關(guān)系，則此噪聲稱為加性噪聲。乘性噪聲：如果噪聲與信號(hào)是相乘關(guān)系，則此噪聲稱為乘性噪聲。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)612.4.1噪聲分類電路內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱噪聲和散彈噪聲以及宇宙噪聲就是對(duì)通信系統(tǒng)有較大的持續(xù)影響的噪聲，有時(shí)統(tǒng)稱這些噪聲為起伏噪聲。實(shí)踐證明，起伏噪聲是一種加性噪聲，且均值為0，瞬時(shí)值服從高斯分布，功率譜密度在很大頻率范圍內(nèi)為常數(shù)，即零均值加性白高斯噪聲（AWGN）。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)622.4.2窄帶高斯噪聲高斯白噪聲通過窄帶濾波器后的噪聲稱為窄帶高斯噪聲。窄帶高斯噪聲的功率譜及波形樣本如下圖所示：2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)632.4.2窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲的表達(dá)式（1）包絡(luò)相位型表達(dá)式（2）正交表達(dá)式其中：稱為同相分量稱為正交分量2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)642.4.2窄帶高斯噪聲包絡(luò)、相位、同相分量和正交分量都是低通型隨機(jī)過程，它們的分布特性如下：（1）同相和正交分量均服從高斯分布，且有（2）包絡(luò)服從瑞利分布，即：（3）相位服從均勻分布，即：2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)652.4.2窄帶高斯噪聲（4）窄帶高斯噪聲+正弦（余弦）波，即合成包絡(luò)為其瞬時(shí)值服從萊斯分布，即2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)662.5匹配濾波器數(shù)字接收設(shè)備由兩部分組成線性濾波器作用是減小噪聲的影響。判決電路的作用是對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行判決，恢復(fù)發(fā)送信息。白噪聲條件下，當(dāng)線性濾波器在某時(shí)刻輸出最大信噪比時(shí)，此時(shí)判決，錯(cuò)誤概率最小。能夠輸出最大瞬時(shí)信噪比的線性濾波器稱為匹配濾波器。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)672.5.1匹配濾波器的傳輸特性

匹配濾波器示意圖接收信號(hào)：輸出信號(hào)：噪聲功率：取樣判決時(shí)刻上線性濾波器輸出信號(hào)瞬時(shí)功率與噪聲平均功率比：2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)682.5.1匹配濾波器傳輸特性輸出信噪比與濾波器有關(guān)，選擇傳輸特性以得到最大施瓦茲不等式

當(dāng)時(shí)，等式成立，即取得最大值令，有當(dāng)時(shí)，有最大輸出信噪比

這就是在最大信噪比意義下的最佳線性濾波器的傳輸特性。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)692.5.2匹配濾波器的沖激響應(yīng)

沖激響應(yīng)表達(dá)式參數(shù)的取值既要保證濾波器為物理可實(shí)現(xiàn)，又要盡可能小，這樣能盡快判決出信息。滿足這兩個(gè)條件時(shí)，取接收信號(hào)碼元的結(jié)束時(shí)刻。

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)702.5.2匹配濾波器的沖激響應(yīng)

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)712.5.3匹配濾波器的輸出

說明匹配濾波器的輸出信號(hào)在形式上與輸入信號(hào)的時(shí)間自相關(guān)函數(shù)相同，僅差一個(gè)常數(shù)因子，以及在時(shí)間上延遲。從這個(gè)意義上來說，匹配濾波器可以看成一個(gè)計(jì)算輸入信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的相關(guān)器。自相關(guān)函數(shù)的最大值是，故匹配濾波器的輸出信號(hào)在時(shí)達(dá)到最大值2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)722.5.3匹配濾波器的輸出[例2-19]如圖2-34（a）所示。（1）求對(duì)之匹配的匹配濾波器的特性及沖激響應(yīng)。（2）匹配濾波器的輸出信號(hào)波形。（3）匹配濾波器輸出端最大信噪比。參考答案：（1）（2），如圖所示。（3）圖2-342025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)732.5.3匹配濾波器[例2-20]已知如圖2-35（a）所示.求其匹配濾波器的傳輸特性和輸出信號(hào)波形。參考答案：傳輸特性：沖激響應(yīng)：

圖2-352025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)742.5.3匹配濾波器的輸出幾點(diǎn)結(jié)論：（1）匹配濾波器輸出的最大瞬時(shí)信噪比僅取決于輸入信號(hào)的能量和白噪聲的功率譜，與輸入信號(hào)的波形、帶寬等無關(guān)。故只有增加輸入信號(hào)的能量才能提高匹配濾波器的輸出信噪比。（2）匹配濾波器在時(shí)，輸出最大值，即匹配濾波器與相關(guān)器接收效果一樣，二者可以相互代替。（3）對(duì)匹配濾波器的輸出是在時(shí)刻作出判決的，判決時(shí)刻的任何偏離，都將直接影響接收機(jī)的最佳性能。（4）匹配濾波器不適合于模擬信號(hào)的接收，如輸入信號(hào)為矩形脈沖，經(jīng)匹配濾波器后，其輸出信號(hào)為三角脈沖，信號(hào)波形產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)752.6信道信道是傳輸信息的媒質(zhì)或通道。任何通信系統(tǒng)，從大的方面的來說，均可視為由發(fā)送端、信道、接收端三部分組成，所以說信道是通信系統(tǒng)必不可少的組成部分。信號(hào)通過信道傳輸時(shí)通常會(huì)引入噪聲和失真。

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)762.6.1信道實(shí)例介紹雙絞線

雙絞線由兩根相互絕緣（如封裝在彩色塑料皮內(nèi)）的銅線按規(guī)則的方法扭絞而成。使用雙絞線最多的地方就是到處都有的電話系統(tǒng)，差不多所有的電話都用雙絞線連接到電話交換機(jī)。通常將一定數(shù)量的雙絞線封裝在一個(gè)硬的護(hù)套里，形成雙絞線電纜。

雙絞線電纜2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)772.6.1信道實(shí)例介紹2.同軸電纜它由同軸的兩個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成，內(nèi)導(dǎo)體一般為銅質(zhì)實(shí)心導(dǎo)線（可為單股或多股絞合），外導(dǎo)體是網(wǎng)狀編織的銅網(wǎng)屏蔽層，內(nèi)外導(dǎo)體之間是絕緣層，一般用塑料作為填充物，最外一層是塑料保護(hù)套。實(shí)際應(yīng)用中同軸電纜的外導(dǎo)體是接地的，由于它起屏蔽作用，所以同軸電纜抗外界噪聲及電磁干擾性能較好。另外它的頻率響應(yīng)特性比雙絞線好，因此被廣泛用于較遠(yuǎn)距離、較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。種類有：射頻電纜、基帶同軸電纜、視頻電纜等

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)782.6.1信道實(shí)例介紹3.光纖信道

光纖是一種傳輸光波的介質(zhì)。光纖通常是由透明度很高的石英玻璃拉成細(xì)絲，形成由纖芯和包層構(gòu)成的雙層通信圓柱體。包層較纖芯有較低的折射率，當(dāng)光線從高折射率的媒體射向低折射率的媒體時(shí)，其折射角將大于入射角。因此，如果入射角足夠大，就會(huì)出現(xiàn)全反射，即光線碰到包層時(shí)就會(huì)折射回纖芯。這個(gè)過程不斷重復(fù)，光也就沿著光纖傳輸下去。2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)792.6.1信道實(shí)例介紹光纖具有許多優(yōu)越性能：（1）頻帶寬，容量大。目前單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10T/s。（2）傳輸損耗小。波段的損耗已達(dá)甚至更低。（3）抗干擾能力強(qiáng)?？捎糜趶?qiáng)電磁干擾環(huán)境下的通信。（4）線徑細(xì)、重量輕、不怕腐蝕。（5）原材料豐富、便宜。

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)802.6.1信道實(shí)例介紹4.微波視距中繼信道

工作頻率在微波波段（3~30GHz）電磁波基本上沿視線傳播通信距離須依靠中繼方式來延伸2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)812.6.1信道實(shí)例介紹5.衛(wèi)星中繼信道

衛(wèi)星中繼信道是利用人造衛(wèi)星作為中繼站構(gòu)成的通信信道。由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路構(gòu)成，其中上行線路是地球站至衛(wèi)星的電波傳播路徑，下行線路是衛(wèi)星至地球站的電波傳播路徑。軌道在赤道平面上的人造衛(wèi)星，當(dāng)它離地面高度為35860Km時(shí)，繞地球運(yùn)行一周的時(shí)間恰為24小時(shí)，與地球自轉(zhuǎn)同步，稱為同步衛(wèi)星。采用三個(gè)相差并適當(dāng)配置的同步衛(wèi)星就可以覆蓋全球（除兩極盲區(qū)外）。

2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)822.6.1信道實(shí)例介紹圖2-40衛(wèi)星中繼信道概貌(a)(b)2025/6/10第2章預(yù)備知識(shí)832.6.1信道實(shí)例介紹6.短波電離層反射信道

在距離地面大約的上空，由于稀薄大氣受到太陽紫外線和X射線的作用而發(fā)生電離，形成電離層（Ionosphere）。當(dāng)頻率為3~30MHz的高頻無線電波（其波長(zhǎng)為10~100m，也稱為短波）射入電離層時(shí)，電離層使無線電波發(fā)生反射，返回地面，從而形成短波電離層反射信道。高頻無線電波通過電離層的一次或多次反射可傳