信道

这是通信原理第7版樊昌信和曹丽娜编著教材第四章信道的思维导图，内容为信道容量、信道噪声、信道概述、无线信道和信道数字模型等。

第四章

• 信道概述
  • 狭义信道
    • 有线信道
      • 明线、电缆、光纤
    • 无线信道
      • 自由空间或大气层
  • 广义信道
    • 调制信道
      • 研究调制、解调问题
        • 恒定参量信道
          • 特性不随时间变化
        • 随机参量信道
          • 特性随时间变化
    • 编码信道
      • 研究编码、译码问题
        • 有记忆信道
          • 前后码元有依赖关系
        • 无记忆信道
          • 前后码元相互独立
• 无线信道
  • 电磁波的传播方式
    • 地波
      • 频率小于2MHz，有绕射能力，可传播数百数千米，用于AM广播
    • 天波
      • 频率2～30MHz，被电离层反射，可传播4000km，用于远程、短波通信
    • 视线传播
      • 频率大于30MHz，直线传播、可穿透电离层，用于卫星和外太空通信
  • 无线电中继
    • 优点是容量大、投资少、维护方便、传输质量稳定，应用在远距离传输话音和电视信号
  • 卫星中继
    • 优点是通信容量大，传输质量稳定，传输距离远，覆盖区域广，缺点是传输时延大，信号衰减大，造价高
  • 散射通信
    • 电离层散射
    • 对流层散射
    • 流星余迹散射
• 有线信道
  • 对称电缆
    • 每对呈扭绞状，减小各线对的相互干扰，缺点是传输衰减大、距离短，领道间有串话干扰
  • 同轴电缆
    • 优点是抗电磁干扰能力强，带宽更宽、速率更高，缺点是成本高
  • 光纤
    • 单模光纤
    • 多模光纤
    • 优点是传输带宽宽、通信容量大、传输衰减小，无中继传输距离远，抗电磁干扰，传输质量好，体积小，重量轻缺点易碎，接口昂贵，安装维护需要专门技能应用是长途电话网、有线电视网
• 信道数学模型
  • 调制信道模型
    • 叠加有噪声的线性时变/时不变网络
      • 子主题
        • k(t)为乘性干扰，没有输入就不存在，n(t)是加性干扰，没有输入信号也存在
          • k(t)随时间作随机变化，这种信道称为随机参量信道
          • k(t)基本上不随时间变化，或变化极慢极小，这种信道称为恒定参量信道
  • 编码信道模型
    • 可用转移概率来描述
• 信道特性对信号传输的影响
  • 恒参信道特性及其对信号传输的影响
    • 传输特性
      • 子主题
    • 无失真传输
      • 子主题
        • 若输入信号为s(t)则理想恒参信道的输出为
    • 失真影响
      • 幅频失真
        • 对模拟信号
          • 造成波形失真导致信噪比下降
        • 对数字信号
          • 产生码间串扰导致误码率增大
      • 相频失真
        • 对语音信号影响不大，对视频信号影响大
        • 对数字信号
          • 码间串扰导致误码率增大
  • 随参信道特性及其对信号传输的影响
    • 多径效应
      • 多径传播使信号产生瑞利型衰落引起频率弥散，对信号不同的频率成分有不同的衰减（频率选择性衰落）
        • 减小衰落措施：分集接收扩频技术、OFDM等
• 信道噪声
  • 噪声概念
    • 信道中存在的不需要的电信号
  • 噪声类型
    • 人为噪声
    • 自然噪声
    • 内部噪声（热噪声）
      • 来自一切电阻性元器件中电子的热运动，是高斯白噪声（窄带高斯噪声）
• 信道容量
  • 离散信道容量
    • 度量单位
      • C：每个符号能够传输的平均信息量最大值
      • Ct：单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大值
    • 计算离散信道容量的信道模型
      • 子主题
  • 连续信道容量
    • 香农公式
      • 子主题
        • 三要素：S--信号平均功率（W）B--带宽（Hz） n0–噪声单边功率谱密度N=n0B—噪声功率（W）