2.4 信道传输特性

在2.1节中讲到，从广义信道来看，调制信道可以分为恒参信道和随参信道两类。恒参信道的主要传输特性通常可以用其振幅—频率特性和相位—频率特性来描述。而随参信道则主要具有对信号的传输衰减随时间而变化、信号传输的时延随时间而变化、多径传播三个特性。

2.4.1 恒参信道传输特性

在前面讨论的信道类型中，各种有线信道和部分无线信道，其中包括卫星链路和某些视距传输链路，都可以看做恒参信道。它们具有如下一些传输特性，且特性随时间变化小。

1.振幅—频率特性

振幅—频率特性简称幅频特性。无失真传输要求幅频特性与频率无关，即理想的幅频特性曲线是一条水平直线，如图2-17所示。

由于实际信道中可能存在各种滤波器、混合线圈、串联电容、分路电感等惰性元件，往往信道的振幅—频率特性是不理想的，则信号会发生失真，称之为频率失真。

信号的频率失真会使信号的波形产生振幅—频率畸变。在传输数字信号时，波形畸变可引起相邻码元波形之间发生部分重叠，造成码间串扰。由于这种失真是一种线性失真，所以它可以用一个线性网络采用均衡技术进行补偿。若此线性网络的幅频特性与信道的幅频特性之和，在信号频谱占用的频带内，为一条水平直线，则此均衡补偿网络就能够完全抵消信道产生的振幅—频率失真。如图2-18所示为一典型音频电话信道总幅度衰耗—频率特性曲线，损耗是便于测量的实用参量，当频率变化时，幅度衰耗也随之而变。

2.相位—频率特性

相位—频率特性简称相频特性。理想的相频特性是一条通过原点的直线，或者其传输群时延与频率无关，等于常数，如图2-19所示。

通常用群时延和频率的关系表示相位—频率特性。图2-20所示为某一典型实际电话信道群时延—频率特性曲线。

信道的相位特性不理想将使信号产生相位失真。在模拟话音信道中，相位失真对通话的影响不大，因为人耳对于声音波形的相位失真不敏感。但是，相位失真对于数字信号的传输则影响很大，因为它也会引起码间串扰，使误码率增大。相位失真也是一种线性失真，所以也可以用一个线性网络进行补偿。

3.其他特性

除了幅频特性和相频特性外，恒参信道中还可能存在其他一些使信号产生失真的因素，如非线性失真、频率偏移和相位抖动等。非线性失真主要是由信道中的元器件特性不理想造成的，指信道输入和输出信号的振幅关系不是直线关系，非线性特性将使信号产生新的谐波分量，造成谐波失真。频率偏移主要是由发送端和接收端中用于调制解调或频率变换的振荡器的频率误差引起的，它是指信道输入信号的频谱经过信道传输后产生了平移。相位抖动也是由这些振荡器的频率不稳定产生的，结果是对信号产生附加调制。由于以上这些因素产生的信号失真一旦出现，就很难消除掉。

2.4.2 随参信道传输特性

随参信道一般是无线信道，例如，依靠天波传播和地波传播的无线电信道、某些视距传输信道和各种散射信道。随参信道的传输特性是“时变”的。

例如，在用天波传播时，电离层的高度和离子浓度随时间、季节和年份而在不断变化，使信道特性随之变化；在用对流层散射传播时，大气层随气候和天气在变化着，也使信道特性变化。此外，在移动通信中，由于移动台在运动，收发两点间的传输路径也在变化，使得信道参量在不断变化。一般说来，各种随参信道具有以下共同特性：（1）信号的传输衰减随时间而变；（2）信号的传输时延随时间而变；（3）多径传播。

多径传播是指信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变的现象。多径传播对信号传输质量的影响很大，这种影响称之为多径效应。

信号包络因传播有了起伏的现象称为衰落。多径传播使信号包络产生的起伏虽然比信号的周期缓慢，但是仍然可能是在秒或秒以下的数量级，衰落的周期常能和数字信号的一个码元周期相比较，故通常将由多径效应引起的衰落称为快衰落。

即使没有多径效应，仅有一条无线电路径传播时，由于路径上季节、日夜、天气等的变化，也会使信号产生衰落现象。这种衰落的起伏周期可能较长，甚至以若干天或若干小时计，故称这种衰落为慢衰落。