通信原理复习笔记（002）

第四章 信道

4.1 无线信道

• 即进行电磁波的传输，由于天线尺寸要与发射的电磁波波长相比拟，所以无线信道受到天线的尺寸影响。
• 可以分为地波：传播路径沿地面
• 天波：经电离层反射传播
• 视线传播：犹如两人对视，直线传播，可以用卫星来进行视线传播，也可以增高天线的高度
• 散射传播：经电离层和对流层的散射等

4.2 有线信道

• 明线
• 同轴电缆
• 双绞线
• 光纤

4.3 信道的数学模型

4.3.1 调制信道模型

由此可以得到信道的数学模型为$e_{o}(t) = k(t)e_{i}(t) + n(t)$eo​(t)=k(t)ei​(t)+n(t)
这个模型一定要记住，以及其中的一些参数的意义：
$k(t)$k(t):乘性干扰，当其随时间做随机变化时，可称为随参信道，当变化较慢或较小时，称为恒参信道

4.3.2 编码信道模型

• 二进制如下：
  
  同样的，上图的参数意义要了解掌握：
  $P(0 / 0)$P(0/0)和$P(1 / 1)$P(1/1) － 正确转移概率
  $P(1/ 0)$P(1/0)和$P(0 / 1)$P(0/1) － 错误转移概率
  $P(0 / 0) = 1 – P(1 / 0)$P(0/0)=1–P(1/0)
  $P(1 / 1) = 1 – P(0 / 1)$P(1/1)=1–P(0/1)
  四进制的类比二进制即可

4.4 信道特性对信号传输的影响

4.4.1 失真

• 群延时
  $\tau(\omega) = \frac{d\theta}{d\omega}$τ(ω)=dωdθ​
  即相位随频率的变化速度
  当群延时为常数时，相位无失真。记住：相位即时间
• 频率失真
  频率失真->波形畸变->码间串扰
  解决方法：线性网络补偿（也可以用于相位失真）

4.4.2 随参信道

• 特性：衰减，时延随时间变化
• 多径效应：信号源可以经过多条信道到达接收端，而每条路径的衰减和时延又不一样
• 发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成，包络起伏的窄带信号，这种包络起伏称为快衰落（衰落时间与码元周期可以相比）
• 多径效应的传输函数频谱图如下：
  
  由此我们可以看到多径效应竟然对于频率具有选择性，这种特性被称为频率选择性衰落
• 码间串扰
  前一个码元产生拖尾现象，使得后一个码元在抽样时产生错误。

4.5 信道容量

• 定义：
  信道能够传输的最大平均信息量

4.5.1 C与C__t的区别

C:每个符号所能够传输的平均最大信息量
C_t:单位时间内能够传输的平均最大信息量
香农公式
$C_{t} =B\log_{2}(1+\frac{S}{N})$Ct​=Blog2​(1+NS​)
由此公式可知，当$C_{t}$Ct​固定时，可以牺牲带宽来换取信噪比的下降

第五章 模拟调制系统

5.1 基本概念（一定要理解且能自己说出来）

5.1.1 调制

调制：把信号转换成适合在信道中传输的一种过程（不一定是载波调制哈）
分类：基带调制，带通调制（载波调制）
调制信号：来源于信号源的基带信号
载波调制：用调制信号去控制载波的某些参数
调制的目的：多路复用；提高天线辐射增益；扩展信道带宽，提高抗干扰能力。
调制方式：模拟调制和数字调制
模拟调制：幅度调制：调幅（AM）、双边带(DSB)，单边带(SSB)，残留边带(VSB)

角度调制：调频，调相

5.1.2 解调

• 相干解调
  
  上图的LPF为低通滤波器
  为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波）。
  在$s_{m}(t)$sm​(t)与$c(t)$c(t)相乘后可得$\begin{aligned} s_{p}(t) &=s_{m}(t) \cos \omega t \\ &=\frac{1}{2} s_{I}(t)+\frac{1}{2} s_{I}(t) \cos 2 \omega t+\frac{1}{2} s_{Q}(t) \sin 2 \omega t \end{aligned}$sp​(t)​=sm​(t)cosωt=21​sI​(t)+21​sI​(t)cos2ωt+21​sQ​(t)sin2ωt​
  因此再次经过LPF即可
• 包络检波
  直接检测接收信号的包络即可

5.2 线性调制系统的抗噪声性能

• 线性调制
  原调制信号进行频谱搬移
• 门限效应
  当输入信噪比小于一个值后，输出信噪比突然恶化，原因是信号与噪声可分别进行解调，解调器输出端总是单独存在有用信号项。
  门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。
  相干解调不存在门限效应。

5.3 非线性调制（角度调制）（PM,FM）

• 频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。
• 与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。

5.4 各种模拟调制系统的比较