信道

通信原理第四章，信道连接发送端和接收端的通信设备，其功能是将信号从发送端发送到接收端，传输媒质不同有无线信道和有线信道，信道特性不同有恒定参量信道和随即参量信道。

信道

• 定义
  • 信道连接发送端和接收端的通信设备，其功能是将信号从发送端发送到接收端
• 类别
  • 传输媒质不同
    • 无线信道
      • 在无线信道中信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的
        • 地波传播
          • 频率较低（2MHz以下）
          • 传播超过数百千米或数千千米
        • 天波传播
          • 频率较高（2MHz~30MHz）
          • 可以传播10000km以上
          • 电磁波不能到达的其他区域称为寂静区
        • 视线传播
          • 频率高于30MHz
          • 无线电中继：远距离通信
          • 卫星通信：利用人造卫星转发信号的通信
    • 有线信道
      • 利用人造的传导电或光信号的媒体来传输信号
        • 明线
          • 平行架设在电线杆上的架空线路
          • 对外界噪声干扰较敏感
        • 对称电缆
          • 若干对叫做芯线的双导线放在一根保护套内制造成的
          • 芯线比明线细，直径为0.4mm~1.4mm，故损耗较明线大，但性能较稳定
        • 同轴电缆
          • 由内外两根同心圆柱形导体构成，在这两根导体间用绝缘体隔离开
          • 内导体多为实心导线，外导体是一根空心导电管或金属编织网，外导体外面有一层绝缘保护层
  • 信道特性不同
    • 恒定参量信道
      • 不随时间变化
    • 随即参量信道
      • 随时间变换
• 信道的数学模型
  • 调制信道模型
    • 随参信道
      • 信号的传输衰减随时间而变
      • 信号的传输时延随时间而变
      • 信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径长度（时延）和衰减都随时间而变
    • 恒参信道
      • 振幅—频率特性
        • 无失真传输是一条水平直线
        • 若不理想，则信号发生的失真称为频率失真
      • 相位—频率特性
        • 无失真传输是一条通过原点的直线，或者等效地要求其传输群时延与频率无关，等于常数
        • 若不理想将使信号产生相位失真
      • 对信号的影响是乘性干扰和加性干扰使信号的波形发生失真
  • 编码信道模型
    • 可以用转移概率来描述编码信道的特性
• 信道中的噪声
  • 将信道中存在的不需要的电信号称为噪声
  • 噪声可以看成是信道的一种干扰，也称为加性干扰，因为它是叠加在信号之上的
  • 按来源分类
    • 人为噪声
      • 是由人类的活动产生的
    • 自然噪声
      • 是自然界中存在的各种电磁波辐射
      • 很重要的自然噪声，热噪声，它来自一切电阻性元器件中电子的热运动
  • 按照性质分类
    • 脉冲噪声
      • 突发性地产生的，幅度很大，其持续时间比间隔时间短得多
      • 频率越高其频谱的强度越小
    • 窄带噪声
      • 可以看作是一种非所需的连续的已调正弦波
      • 频谱或频率位置通常是确知的或可以测知的
    • 起伏噪声
      • 是遍布在时域和频域内的随机噪声
      • 无处不在
• 信道容量
  • 信道容量是指信道能够传输的最大平均信息速率
  • 离散信道容量
    • 度量单位
      • 用每个符号能够传输的平均信息最大值表示信道容量C
      • 用单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大值表示信道容量Ct
  • 连续信道容量
    • 对于带宽有限，平均功率有限的高斯白噪声连续信道，其信道容量为Ct=Blog2（1+S/N）
    • 在保持信道容量不变的条件下，带宽和信号噪声功率比可以互换