信道的定义、分类和模型详解

1.信道的定义

信道是以传输媒质为基础的信号通道。信道有如下特点：

1）信道是通信系统不可缺少的组成部分。

2）信道特性对通信系统的性能起到至关重要的作用。

3）信号通过信道时会受到损伤，主要因为信道特性不理想以及信道中的噪声和干扰。

2.信道的分类

信道的分类方法有很多种。

（1）按传输媒质，信道分为有线信道和无线信道

有线信道：架空明线、双绞线、被覆线、多芯屏蔽线、同轴电缆、光缆等。

无线信道：短波电离层反射、无线对流层散射、无线视距、卫星中继、移动无线信道等。

（2）按传输媒质的特性，信道分为恒参信道和随参信道

恒参信道：传输特性（参数）变化缓慢，在一段时间内近似恒定，也称为时不变信道。如有线信道、无线视距、卫星中继等。

随参信道：传输特性（参数）随时间随机快速变化，也称为时变信道。如短波电离层反射信道、无线对流层散射信道、移动无线信道等。

（3）按照信道所涉及的范围，信道分为狭义信道和广义信道

狭义信道：仅指传输媒质，可分为有线信道和无线信道。

广义信道：以传输媒质为核心扩大了范围（包括了更多部件）的信号通道。常用的广义信道有两种，如图3-1所示。

1）调制信道：调制器输出端到解调器输入端的信号通道。除了传输媒质外还包括了发转换器和收转换器。

2）编码信道：信道编码器输出端到信道译码器输入端的信号通道。除了调制信道外还包括了调制器与解调器。

研究调制解调技术时通常采用调制信道，而在研究信道编码技术时，则通常采用编码信道。

图3-1 调制信道和编码信道

对于广义信道，还有以下几点需要说明：

●根据研究的对象和关心的问题的不同，还可以定义其他形式的广义信道。(www.xing528.com)

●由于广义信道包含了狭义信道，它的性能和狭义信道的特性密切相关。

●以后提到的信道可以是狭义信道也可以是广义信道，视具体情况而定。

3.信道的模型

图3-2 调制信道模型

（1）调制信道模型

调制信道的输入与输出都是连续信号，它可被模型化为时变线性网络，如图3-2所示。其输出与输入的关系为

e_o（t）=k（t）e_i（t）+n（t） （3-1）

式中，k（t）和n（t）对输入信号来讲都是干扰，k（t）为乘性干扰，n（t）为加性干扰（噪声）。

乘性干扰k（t）依赖于网络特性，是一个复杂的函数。乘性干扰会引起信号畸变，对信号的影响较大，需要采用专门的技术加以克服。对于恒参信道，可采用均衡技术；反之，对于随参信道，可采用分集技术。

当输入信号为零时，乘性干扰消失，加性干扰却始终存在。

图3-3 二进制无记忆编码信道模型

（2）编码信道模型

编码信道的输入与输出均为离散信号，其模型可用数字转移概率来描述。

二进制无记忆编码信道的模型如图3-3所示。图中P（0/0）、P（1/1）为正确转移概率；P（1/0）、P（0/1）为错误转移概率。且有

P（0/0）=1-P（1/0）

P（1/1）=1-P（0/1）

故编码信道的平均误码率为

P_e=P（0）P（1/0）+P（1）P（0/1）

由于编码信道包含调制信道，且它的特性也紧紧依赖于调制信道，因而下面重点讨论调制信道。