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信道のぶみち

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信道のぶみちしきみちあるなみどう訊號ざいつう系統けいとうちゅうでん輸的どおりどうゆかり信号しんごう从发しゃはし传输到接收せっしゅうはししょ经过てき传输なかだちところ構成こうせい。广义てき信道のぶみちてい义除りょう包括ほうかつ传输なかだち质,还包括ほうかつ传输信号しんごうてきしょう关设备。

信道のぶみちてきぶん

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せま义信どうてきぶん

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せま义信どう,按照传输なかだち质来划分,以分为ゆう线信どう无线信道のぶみちそん储信どうさん类。

ゆう线信どう

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ゆう线信どう导线为传输媒质,信号しんごう沿导线进ぎょう传输,信号しんごうてきのうりょう集中しゅうちゅうざい导线附近ふきんいん此传输效りつだかただし部署ぶしょ够灵かつ。这一类信道使用的传输媒质包括用电线传输电信ごうてき架空かくうあかり线电话线そう绞线对称电缆どう轴电缆ひとしひとし,还有传输经过调制てきひかり脉冲信号しんごうてきひかり导纤维

无线信道のぶみち

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无线信道のぶみち主要しゅようゆう以辐しゃ无线电波为传输方しきてき无线电信道和みちかずざい水下みぞおち传播ごえなみてき水声すいせい信道のぶみちとう

无线电信ごうよし发射つくえてきてん线辐射いたせい自由じゆうそら间上进行传播。不同ふどう频段てき无线电波ゆう不同ふどうてき传播方式ほうしき主要しゅようゆう

  • 传输地球ちきゅう电离层构成なみちゅう长波长波甚长以在这天然てんねんなみうち沿着地面じめん传播并绕过地めんてき障碍しょうがいぶつ。长波以应よう海事かいじ通信つうしん中波ちゅうは调幅广播利用りようりょうなみ传输。
  • てん传输短波たんぱちょう短波たんぱ以通过电离层形成けいせいてき反射はんしゃしんじ道和みちかず对流层形成けいせいてき信道のぶみち进行传播。短波たんぱ电台利用りようりょうてん传输方式ほうしきてん传输てき距离最大さいだい以达到400せんまい左右さゆう。电离层和对流层的反射はんしゃあずか形成けいせいりょう从发しゃつくえいた接收せっしゅうつくえてきじょうずい时间变化てき传播みち,电波信号しんごう经过这些みちざい接收せっしゅうはし形成けいせいしょう长或しょうけしてき叠加,使つかいとく接收せっしゅう信号しんごうてきはばしょうていずいつくえ变化,这就みち信道のぶみちてきおとろえ,这种信道のぶみちしょうさくおとろえ落信どう
  • 视距传输:对于ちょう短波たんぱほろなみひとしさらだか频率てき电磁通常つうじょうさいよう直接ちょくせつてん对点てきちょく线传输。よし于波长很たん,无法绕过障碍しょうがいぶつ,视距传输要求ようきゅう发射つくえあずか接收せっしゅうつくえ间没ゆう物体ぶったい阻碍そがいよし地球ちきゅうきょくりつてきかげ响,视距传输てき距离有限ゆうげんさい远传输距离 d あずか发射てん线距地面じめんてき高度こうど h 满足。如果よう进行远距离传输,必须设立地面じめんちゅう继站ある卫星ちゅう继站进行せっりょく传输,这就ほろなみ视距ちゅう继和卫星ちゅう继传输。ひかり信号しんごうてき视距传输也属于此类。

よし电磁ざいみずたいちゅう传输てき损耗很大,ざい水下みぞおち通常つうじょうさいようごえなみてき水声すいせい信道のぶみち进行传输。不同ふどう密度みつど盐度てきみず形成けいせいてき反射はんしゃおりしゃ作用さよう和水わすい物体ぶったいてき作用さよう使つかいとく水声すいせい信道のぶみち也是みちおとろえ落信どう

无线通信つうしんざい自由じゆうそら间(对于无线电信どうらい说是だい气层かずふとしそら,对于水声すいせい信道のぶみちらい说是すいからだじょう传播信号しんごういん此能りょう分散ぶんさん、传输效率こうりつ较低,并且很容易ようい他人たにん截获,安全あんぜんせいただし,无线通信つうしん摆脱りょう对导线的赖,いん具有ぐゆうゆう线通信つうしんところぼつゆうてき高度こうど灵活せい

そん储信どう

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ざいぼう种意义上,磁带ひかり磁盘とうすうすえそん储媒质也以被さくいち通信つうしん信道のぶみちしょうすうすえうつしにゅうそん储媒质的过程そくとうこう于发しゃつくえはた信号しんごう传输到信道のぶみちてき过程,しょうすうすえ从存储媒质读てき过程そくとうこう接收せっしゅうつくえ从信どう接收せっしゅう信号しんごうてき过程。

广义信道のぶみちてきぶん

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调制信道与编码信道框图。对于数字通信系统,调制信道是编码信道的一部分。
调制信道のぶみちあずか编码信道のぶみちかまち图。对于数字すうじ通信つうしんけい统,调制信道のぶみち编码信道のぶみちてきいち部分ぶぶん

广义信道のぶみち,按照其功のう进行划分,以分为调制信道のぶみち编码信道のぶみち两类。

调制信道のぶみちゆび信号しんごう调制てき输出はし传输到かい调器てき输入はし经过てき部分ぶぶん。对于调制かいてき研究けんきゅうしゃらい说,信号しんごうざい调制信道のぶみちじょう经过てき传输なかだち质和变换设备对信ごう做出りょうぼう种形しきてき变换研究けんきゅうしゃただ关心这些变换てき输入输出てき关系,并不关心实现这一系列变换的具体物理过程。这一系列变换的输入与输出之间的关系,つう常用じょうよう多端たたんこう时变网络さく为调せい信道のぶみちてき数学すうがく模型もけい进行描述。

编码信道のぶみちゆび数字すうじ信号しんごうゆかり编码输出はし传输到译码输入はし经过てき部分ぶぶん。对于编译码的研究けんきゅうしゃらい说,编码输出てき数字すうじ序列じょれつ经过编码信道のぶみちじょうてきいち系列けいれつ变换きさきざい译码てき输入はしなり为另いち数字すうじ序列じょれつ研究けんきゅうしゃただ关心这两组数字すうじ序列じょれつ间的变换关系,而并关心这一系列变换发生的具体物理过程,甚至并不关心信号しんごうざい调制信道のぶみちじょうてき具体ぐたい变化。编码输出てき数字すうじ序列じょれつあずかいた译码输入てき数字すうじ序列じょれつ间的关系,通常つうじょうよう多端たたんこう网络てき转移がいりつさく为编码信どうてき数学すうがく模型もけい进行描述。

信道のぶみちてき数学すうがく模型もけい

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调制信道のぶみち模型もけい

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せい噪声信道のぶみち模型もけいゆかりどう轴电缆、ひかり纤等なかだち质构なりてき信道のぶみち符合ふごう这一模型もけい
线性时变信道のぶみち模型もけい
线性时不变信どう模型もけい

调制信道のぶみち模型もけい描述てき调制信道のぶみちてき输出信号しんごう输入信号しんごう间的数学すうがく关系。调制信道のぶみち、输入信号しんごう、输出信号しんごう存在そんざい以下いかとくてん

  • 信道のぶみち具有ぐゆう输入信号しんごうはし输出信号しんごう
  • 信道のぶみち一般いっぱん线性てきそく输入信号しんごう对应てき输出信号しんごう间满あし叠加原理げんり
  • 信道のぶみちこれ因果いんがそく输入信号しんごう经过信道のぶみちきさきそう应的输出信号しんごうてき响应有延ありのぶ时。
  • 信道のぶみち使つかいどおり过的信号しんごう发生畸变,そく输入信号しんごう经过信道のぶみちきさきそう应的输出信号しんごうかい发生おとろえ减。
  • 信道のぶみちちゅう存在そんざいざつそく使つかい输入信号しんごう为零,输出信号しんごう仍然かい具有ぐゆう一定いっていこうりつ

いん此,调制信道のぶみち以被描述为一个多端口线性系统。如果信号しんごうどおり过信どう发生てき畸变时变てき么这一个线性时变系统,这样てき信道のぶみちしょうさくずいつくえさんすう信道のぶみち”;如果畸变与时间无关,么这一个线性时不变系统,这种信道のぶみちしょうさくつねていさんすう信道のぶみち”。

调制信道のぶみちてき数学すうがく模型もけい为:

其中调制信道のぶみちざい时刻tてき输入信号しんごうそくやめ调信ごう调制信道のぶみちざい时刻tてき输出信号しんごう信道のぶみちてき冲激响应代表だいひょう时延,表示ひょうじざい时刻t、のべ时为时信どう对冲げき函数かんすうてき响应,描述りょう信道のぶみち对输入信にゅうしんごうてき畸变のべ时。*为まきさん调制信道のぶみちじょう存在そんざいてきせい噪声,あずか输入信号しんごう无关,またしょう为“せい扰”。よし于信どうてき线性せい质,并且こう虑信どう噪声,就是つう过由信道のぶみち响应描述てき调制信道のぶみちてき输出。调制信道のぶみち以同时有个输入信にゅうしんごう个输信号しんごう,这时てきこれりょう信号しんごう

使つかいとく调制信道のぶみちてき输出信号しんごうy(t)てきはばずい时间t发生变化,いん此被しょうさくじょうせい扰”。じょうせいこれてき函数かんすう,受到信道のぶみち特性とくせいてきかげ通常つうじょうずい时间ずいつくえ变化,いん一般いっぱんただのうようずいつくえ过程描述其统计特性とくせい,这种信道のぶみちしょうさくずいつくえさんすう信道のぶみち”。过也有信ありのぶどうてきじょうせい基本きほん不随ふずい时间变化,以认为其为一つねりょう,这种信道のぶみちしょうさくつねていさんすう信道のぶみち”。よし短波たんぱ电离层反射はんしゃちょう短波たんぱ及微电离层散ちょう短波たんぱ视距绕射とうなかだち质构なりてき调制信道のぶみちぞく于随まいり信道のぶみちよし架空かくうあかり线、对称电缆、どう轴电缆、ひかり缆、ほろなみ视距传播、光波こうは视距传播とうなかだち质构なりてき调制信道のぶみちぞく于恒まいり信道のぶみち

信道のぶみちてきせい噪声,它独立どくりつ于输入信にゅうしんごういん此也独立どくりつ于输信号しんごうそく使つかい信道のぶみちてき输入信号しんごう为零,信道のぶみち仍然ゆうらい噪声てきのうりょう输出。せい噪声てきらいげん主要しゅようゆう电路内部ないぶてき热噪ごえ霰彈噪声外部がいぶてき宇宙うちゅう噪声ひとしひとし

编码信道のぶみち模型もけい

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数字すうじ通信つうしんはたしんじいきどおり过编码器以数りょう有限ゆうげんてき码元表示ひょうじ。这些码元信号しんごうどおり过编码信どうきさきゆかり于信どう对信ごうてき畸变噪声扰,ざい编码信道のぶみち输出はしよし译码じゅうけんてき码元信号しんごうかい发生错误。编码信道のぶみち模型もけい描述りょう编码信道のぶみちてき输入码元信号しんごうあずか输出码元信号しんごう间变换的数学すうがく关系。

编码信道のぶみち模型もけい描述りょう编码信道のぶみち输入输出码元信号しんごう间的转移がいりつ。设编码信どうてき使用しよう码元集合しゅうごう码本大小だいしょう。编码输出信号しんごうかい码器てき输出信号しんごう。则转うつりがいりつ就描じゅつりょう输入信号しんごう经过编码信道のぶみちきさき检测为てきがいりつ

信道のぶみち容量ようりょう

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信道のぶみち传输しんいきてきどおりどう信道のぶみち容量ようりょう描述りょう信道のぶみち无差错地传输しんいきてき最大さいだい能力のうりょく以用らい衡量信道のぶみちてきこう坏。こうざいてき著名ちょめい论文《通信つうしんてき数学すうがく原理げんりちゅう给出りょう信道のぶみち容量ようりょうてきてい义和计算,そく信道のぶみち容量ようりょう信道のぶみち输入信号しんごうあずか输出信号しんごう互信いきりょうてきうえかい

对于しん噪比带宽いくわせいだか斯白噪声信道のぶみち,其信どう容量ようりょう

为信どう传输しんいきてき频谱效率こうりつそく单位时间、单位带宽じょうのう够传输的しんいきりょう,单位为增大ぞうだいしん噪比以提だか信道のぶみちてき容量ようりょう,这可以通过抑制よくせい噪声あるもの增加ぞうか发射こうりつ实现。かりわかしん噪比无穷だい,则信どう容量ようりょう也趋于无穷。过由于信道中どうちゅう存在そんざい噪声,而且发射つくえてきこうりつ不可能ふかのうぼつ有限ゆうげんせいいん此这种情况不かい现。增加ぞうか信道のぶみち带宽也可以增加ぞうか信道のぶみち容量ようりょうただし这种增加ぞうか无限せいてき。设信どうてき噪声こうりつ密度みつど,则随着信ちゃくしんどう带宽てき增加ぞうか,噪声こうりつ也随增加ぞうか。记信ごうこうりつ最大さいだい,则带宽无穷大时,信道のぶみち容量ようりょうてき极限为

见,增加ぞうか带宽并不ひさげだか信道のぶみち容量ようりょうてきこう方法ほうほう

信道のぶみち容量ようりょう论上信道のぶみち传输しんいきてき能力のうりょくてき极限,ざい目前もくぜんてきかく通信つうしんわざ术中,实际のう够达到てき信道のぶみち吞吐りょう远小于这いち极限。

参考さんこう文献ぶんけん

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  • 昌信まさのぶ:《通信つうしん原理げんり》. 北京ぺきん国防こくぼうこう出版しゅっぱんしゃ. 2001ねん
  • JG Proakis. Digital Communications. McGraw-Hill. 1992
  • B Sklar. Digital Communications: Fundamentals and Applications. Prentice-Hall. 1988

まいり

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