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恒参信道个性及其对信号传输的影响

恒参信道 :信道个性不随工夫变动或者变动很迟缓,信道个性次要由传输媒介所决定,如传输媒介根本不随工夫变动,则它形成的信道属于恒参信道。

若信道的冲激响应为 ℎ(),信道输出为 (),则信道的输入 ,其中()为加性高斯白噪声,双边功率谱密度为$\frac{N_{0}}{2}$W/Hz。

无失真信道满足的条件

设信道输出信号为(),输入信号为 (),信道传输函数为 () 。

若满足:

$$y(t)=\alpha x\left(t-t_{0}\right) \alpha \in R, t_{0}>0$$

则称信道为现实的无失真信道。

若信道无失真, 有$H(f)=\alpha e^{-j 2 \pi f t_{0}}$, 即$|H(f)|=\alpha \quad \angle H(f)=\varphi(f)=-2 \pi f t_{0}$

时延个性

$$\tau(f)=-\frac{\varphi(f)}{2 \pi f}=t_{0}, f>0$$

群时延个性

$$\tau_{\mathrm{G}}(f)=-\frac{1}{2 \pi} \frac{d \varphi(f)}{d f}=t_{0}, f>0$$

信道为现实带通信道,即在信道的通带范畴内,信道的幅频特性是常数,群时延个性是常数,则相应的带通信号(通带范畴雷同)通过该信道时,上面形容正确的是 (B)

A. 信道输入波形无失真

B. 信道输入波形的复包络无失真

带通信号的复包络无失真

若带通零碎的等效基带零碎能使输入输出的复包络满足无失真关系,即

$$y_{L}(t)=K x_{L}\left(t-t_{0}\right)$$

其中 K 是任意常数, 则称此带通系统对复包络无失真。 复包络无失真要求:

$$\begin{aligned}H(f)=&\{\begin{array}{c}H_{L}(f-f_{c}), f>0 \\H_{L}^{*}(-f-f_{c}), f<0\end{array}=\{\begin{array}{l}a e^{-j(2 \pi f t_{0}-\theta), f>0} \\a e^{-j(2 \pi f t_{0}+\theta), f<0}\end{array}..\\& \angle H(f)=\varphi(f)=-2 \pi f t_{0}+\theta, f>0 \\& \tau_{\mathrm{G}}(f)=-\frac{1}{2 \pi} \frac{d \varphi(f)}{d f}=t_{0}, f>0\end{aligned}$$

例如最经典的希尔伯特变换器:

$$\begin{array}{c}H(f)=-j \operatorname{sgn}(f)=\left\{\begin{array}{ll}e^{-j \frac{\pi}{2}}, & f>0 \\e^{j \frac{\pi}{2}}, & f<0\end{array}\right. \\\angle H(f)=\varphi(f)=-\frac{\pi}{2}, f>0 \\\tau_{\mathrm{G}}(f)=-\frac{1}{2 \pi} \frac{d \varphi(f)}{d f}=0, f>0\end{array}$$

带通信号

$$x(t)=m(t) \cos 2 \pi f_{c} t-s(t) \sin 2 \pi f_{c} t \rightarrow x_{L}(t)=m(t)+j s(t)$$

通过Hilbert 变换器后有

$$\begin{array}{l}\hat{x}(t)=s(t) \cos 2 \pi f_{c} t+m(t) \sin 2 \pi f_{c} t \rightarrow \hat{x}_{L}(t)=s(t)-j m(t) \\=-j x_{L}(t)\end{array}$$

信道不现实对输入信号的影响

  • 幅频失真:信号中不同频率重量别离受到信道不同的衰减。它对模仿通信影响较大,导致信号波形畸变,输入信噪比升高。
  • 相频失真(群时延失真):信号中不同频率的重量受到信道不同的时延。它对数字通信影响较大,会引起重大的码间烦扰,造成误码。
  • 时延个性为常数时,信号传输不引起信号的波形失真;群时延个性为常数时,信号传输不引起信号复包络的失真。

参考文献:

  1. Proakis, John G., et al. Communication systems engineering. Vol. 2. New Jersey: Prentice Hall, 1994.
  2. Proakis, John G., et al. SOLUTIONS MANUAL Communication Systems Engineering. Vol. 2. New Jersey: Prentice Hall, 1994.
  3. 周炯槃. 通信原理(第3版)[M]. 北京:北京邮电大学出版社, 2008.
  4. 樊昌信, 曹丽娜. 通信原理(第7版) [M]. 北京:国防工业出版社, 2012.