当前课程知识点：通信原理 > 第二章 信道分析 > 2.2 恒参信道分析 > 视频
同学们好
今天我们来学习恒参信道
在本节课中
我们将首先讲述在恒参信道中
信号不失真传输的条件
其次 我们将了解
当信号出现失真以后
我们将要采取的措施
在前面的学习过程中
我们提到过
根据调制信道模型中k(t)的特征
我们可以把调制信道进一步分为
恒参信道和变参信道
由于恒参信道对信号传输入的影响
是固定不变的
或者说是变化极其缓慢的
因而恒参信道可以等效为1个
典型的非时变线性网络系统
因此我们可以利用前面我们学过的
《信号与系统》课程相关知识
对恒参信道进行分析和研究
接下来
我们利用线性时变系统的研究方法
来研究一下
恒参信道信号不失真传输的条件
所谓信号不失真传输
是指信号经过线性系统
也就是恒参信道后
输出信号y(t)与输入信号x(t)相比
只出现衰减 放大和延迟的现象
而没有其它波形的失真
对于上述物理描述过程
我们可以用数学方程进行表述
我们可以得到这样的一个表达式
大家可以看一下
其中K0
表示我们信道对信号的衰减或者放大
t0表示信道对信号的时延
当t0＞0
表示时间迟后
如果t0＜0
表示时间超前
需要注意
对于因果系统而言
系统都是时间迟后的
所以说t0肯定是大于0的
至此
我们完成了信号不失真传输条件的时域分析
接下来我们进行频域分析
对信号不失真传输条件表达式
我们就可以对这个表达两边
进行傅里叶变换
就可以得到它的频域表达式
进一步计算我们就可以得到它的系统传递函数
其中H(ω)的模
反映系统传递函数幅频特性
而它的相频特性由这个来表示
根据幅频特性和相频特性的计算
结合信号不失真传输的时域表达式
我们可以得到以下结论
要实现任意信号通过恒参信道
不产生波形失真的条件
也就是说信道应具有以下条件
第一 信道的幅频特性
是一个不随频率变化的常数
注意也就是K0
第二 信道的相频特性
是一条通过原点的负斜率的直线
负斜率直线如图所示
或者对于不同频率而言
它具有相同的时延
这个也就是所谓群延时的概念
也就是说群延时为常数
上述结论
可以用这个图来进行表述
这里希望大家注意
相频特性一定是负斜率的直线
大家想一想 能是正斜率的直线吗
思考一下
显然不行
如果那样信号不就超前了吗
这一点希望大家在学习过程当中
一定要结合物理意义来理解
实际上恒参信道并不是理想的网络
幅频特性和相频特性通常
不具有不失真传输条件
因此信道对信号的主要影响
通常可以用幅度-频率畸变
以及相位-频率畸变来表述
下面我们就以有线电话的音频信道为例
分析恒参信道等效的网络
幅度-频率特性和相位-频率特性
以及它们对信号传播的影响
接下来我们来看一下幅度频率畸变
幅频畸变是指信道的幅频特性
不再是一个不随频率变化的常数
出现如图所示的畸变
这种畸变又称为幅频失真
从图上可以看到
在频率范围300~1100Hz频率范围内
信道衰落是常数
而低于这个频段或者高于这个频段
信道衰落急剧增加
造成这种非常数衰落的原因在于
我们在这个有线电话信道当中
存在着各种各样的滤波器
尤其是带通滤波器
以及混合线圈 串联电阻
分路电容等等一系列的器件
进而造成了电话信道的
幅度频率特性不再理想
造成话音信号的
高频低频成分的损失
为了减少上述幅频失真
进而把幅频畸变
控制在一定的允许范围内
通常采用 “频域均衡”技术对信号进行处理
实现对话音高低频成分损失的补充与调节
实际上这类均衡器
在很多场合都得以应用
例如我们电脑上许多音频播放器的控制面板上
就有类似这种频域均衡的插件
刚才我们介绍了幅频畸变
接下来我们介绍一下相位频率畸变
也就是所谓的群延迟畸变
相位畸变是指信道的相位频率特性
不再是一条通过原点的负斜率直线
或我们的群延迟-频率特性
不再是一条水平的直线
而出现了如图所示的畸变
从这张图上我们就可以看到
它在1.8~2.0kHZ频率附近
信号的成分延迟最小
而在其他高频和低频成份当中
出现了较大的时间延迟
使得当话音等非单一频率信号
通过该电话信道后
信号频谱当中的不同频率成分
会出现不同的迟延
即它们到达的时间先后不一致
从而引起信号的畸变
由于人耳对相频畸变不太敏感
所以说相频畸变对模拟话音通信的影响并不显著
但是对数字信息传输来说它的影响是很大的
尤其传输速率比较高的情况下
相频畸变会引起严重的码间串扰
使得通信系统误码率急剧增大
为了消除这个畸变
通常我们会采用“时域均衡”的技术
对信号进行处理
进而补偿群迟延畸变
而“时域均衡”技术典型实现方式之一
就是FIR横向滤波器
如果想了解这方面相关内容
请同学们阅读一下《数字信号处理》相关章节
同学们
今天我们学习了恒参信道中
信号不失真传输的条件
以及信号传输失真后
我们所采取的改善措施
其中信号不失真传输条件
是本次课的重点
希望大家课后认真的进行思考
好 今天的课就是这样
谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
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--习题
-1.2 通信系统的组成
--视频
--习题
-1.3 信息及其度量
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--习题
-1.4 通信系统的主要性能指标
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--习题
-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。
-课程思政
-课程使用教材
--教材介绍
-2.1 信道的基本概念
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--习题
-2.2 恒参信道分析
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-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
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-2.4 随机过程基础
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-2.5 平稳随机过程
--视频
--习题
-2.6 白噪声
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--习题
-2.7 高斯噪声
--视频
--习题
-2.8 信号系统与噪声的关系
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-2.9 信道容量的概念
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-2.10 m序列的产生
--视频
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-2.11 m序列的性质
--视频
--习题
-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。
-课程思政
-3.1 常规双边带调幅
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-3.2 抑制载波的双边带调制
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-3.3 单边带调制
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-3.4 残留边带调制
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-3.5 线性系统的抗噪声性能
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-3.6 角度调制的基本概念
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-3.7 频率调制FM
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-课程思政
-4.1 数字基带信号的常用码型
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-4.2 数字基带信号的频谱特性
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-4.3 数字基带传输系统
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-4.4 无码间串扰的基本思想
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-4.5 无码间串扰的基带传输系统
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-4.6 数字基带传输系统的性能分析
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-4.7 眼图
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-课程思政
-5.1 2ASK的基本原理
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-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
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-5.3 2FSK的基本原理
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-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
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-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
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-课程思政
-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？
-6.1 假设检验模型
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-6.2 错误概率最小准则
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-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
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-6.4 匹配滤波器原理
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-6.5 匹配滤波器性质及应用
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-7.1 低通抽样定理
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-7.2 量化的基本概念和均匀量化
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-7.3 非均匀量化
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-7.4 13折线法的码位安排
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-7.5 简单增量调制
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-7.6 改进型增量调制
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-7.7 时分复用和多路数字电话系统
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-7.8 哈夫曼编码
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-8.1 信道编码基础
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-8.2 分类和工作方式
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-8.3 常用简单分组码
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-8.4 线性分组码的基本概念
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-8.5 线性分组码的矩阵描述
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-8.6 循环码的基本概念
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-8.7 循环码的矩阵描述
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-8.8 循环码代数形式的编译码
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-9.1 同步的定义与分类
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-9.2 载波同步
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-9.3 载波同步的性能分析
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-9.4 位同步
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-9.5 位同步的性能分析
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-9.6 群同步
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-9.7 群同步的性能分析
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