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《通信原理》第十讲

第 3 章信道与噪声

信道是通信系统必不可少的组成部分,任何一个通信系统据均可视为由发送
设备、信道与接收设备三大部分组成。信道通常是指以传输媒质为基础的信号通
道,而信号在信道中传输遇到噪声又是不可避免的,即信道允许信号通过的同时
又给信号以限制和损害。因而,对信道和噪声的研究乃是研究通信问题的基础。
在通信中,能够作为实际通信信道的种类是很多的,而信道噪声更是多种多
样的。本章我们只研究信道和噪声的一般特性,而不去详细讨论每一种具体信道。

§ 信道定义与数学模型
一、信道定义
信道是指以传输媒质为基础的信号通道。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。
输输
发收
入编调媒解译出
转转
码制调码
换换
器器质器器
器器
调制信道
编码信道
图 3-1 调制信道和编码信道

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。狭义信道
是广义信道十分重要的组成部分,通信效果的好坏,在很大程度上将依赖于狭义
信道的特性。今后,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。它的引入
主要是从研究信息传输的角度出发,使通信系统的一些基本问题研究比较方便。
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。
信道的一般组成如图 3-1 所示。
所谓调制信道是指图 3-1 中从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发
转换装置、媒质和收转换装置三部分,定义调制信道对于研究调制与解调问题时
是方便的和恰当的。
在数字通信系统中,如果研究编码与译码问题时,则采用编码信道会使问题
分析更容易。所谓编码信道是指图 3-1 中编码器输出端到译码器输入端的部分。
即编码信道包括调制器、调制信道和解调器。
调制信道和编码信道是通信系统中常用的两种广义信道,如果研究的对象和
关心的问题不同,还可以定义其它形式的广义信道。

二、信道的数学模型
信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性,它对通信系统的分析和设计
是十分方便的。
a) 调制信道的模型
通过对调制信道进行大量的分析研究,发现它具有如下共性:
(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,即满足线性叠加原理;
(3)信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间;
(4)信号通过信道会受到固定的或时变的损耗;
(5)即使没有信号输入,在信道的输出端仍可能有一定的输出(噪声)。
根据以上几条性质,调制信道可以用一个二端口(或多端口)线性时变网络来
表示,这个网络便称为调制信道模型,如图 3-2 所示。
i ts )( 线性时变网络 0 ts )(

图 3-2 调制信道模型
二对端的调制信道模型,其输出与输入的关系有
rt()=+= s0 () t nt () f [ si ()] t + nt () (-1)
式中,i ts )( 为输入的已调信号;0 ts )(