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3. 通信系统信道和噪声及其仿真
3.1 通信系统信道模型
各种发送信息传送到既定的信宿，可选用适于传输的物理媒体，完成通信功能。连接发信号与收信号设备、适用于不同类型通信业务的各种物理媒体通称为信道。
信道可分为有界与无界两大类，即通常所说的有线信道与无线信道。前者如双绞线、 电缆、光纤、波导等，后者为自由空间提供的各种频段或波长的电磁波传播信道。
根据各种信道不同的特征和参量及其变化情况，又将它们分为恒参信道和随参信道。前者如有线信道、微波与卫星信道等，后者如无线系统的短波和超短波散射信道。
一般地，如单指传输媒体而言称为狭义信道。在具体的通信系统构成中，往往把信源 发出的模拟信号和数字编码基带信号视为信息部分，从调制器到接收端解调器这一中间变换历程中。经过了包括物理媒体在内的线路设备（如交换、放大、中继等中间部件）传输路径，图3.1所表示的调制信道和编码信道称为广义信道 。
图3.1 信道结构图
3.2 通信系统噪声与信道
3.2.1 噪声概述
信号在信道中传输，要受到信道特性及噪声的影昀，致使信号接收造成某些差错。此时受到干扰及噪声影响的信号可称为受扰信号。加性干扰的噪声其来源可分为人为噪声、自然噪声和内部噪声三个方面。通常将宇宙噪声、散弹噪声和热噪声归为起伏噪声，它们的统计特性基本上是高斯分布。
在研究通信系统时，为了分析方便，把噪声假想成一种理想化的形式，认为它通信的频段不受限于实际通信系统的频段，并包括电磁辐射全部可见频率，这种噪声称为自噪声。
由于高斯过程的普遍存在和高斯噪声过程在通信中的重要意义，我们归纳它们的统计 特征的特点。高斯随机过程的一文统计特性只取决于均值和方差，二文统计特性主要取决于自协方差或自相关函数。高斯过程若广义平稳，则同时也严格平稳。窄带高斯噪声及其同相、正交分量均值皆为0，方差均等于窄带高斯噪声本身的方差，同相分量与正交分量不相关且统计独立。窄带噪声包络为瑞利分布，相位为均匀分布。载波信号加窄带噪声一般为赖斯分布，当信号幅度很大时，为高斯分布：幅度很小时，接近子瑞丽分布；信号包络与噪声包络相差不大时，为赖斯分布。
3.2.2 恒参信道与随参信道
恒参信道是指由架空明线、电缆、中长波地波传输，超短波及微波视距传输，人造卫星中继，光导纤文以及光波视距传输等传输媒体构成的信道。
恒参信道以有线信道为最典型，其特征参数主要是频率特征，如幅度频率特征与相频率特征及频率漂移等。反映在时域，如信道时延、抖动，尚有电平波动和非线性等。其中，幅度频率特性，就理想而言，可表示为理想传输函数。
随参信道包括短波电离层反射、超短波流星余迹散射，超短波及微波对流层散射，超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等传输媒质所分别构成的信道。
随参信道的特性比恒参信道要复杂的多。由于地面以上不同高度大气的电离层浓度不 同，并随机流性变化，对短波传输具有反射作用，对超短波具有对流层散射作用。
3.2.3 高斯白噪声信道
加性高斯白噪声（AWGN）从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道上的信号分布在很宽的频带范围内。
高斯白噪声的中的"白"是指功率谱恒定;高斯是指幅度取各种值时的概率p (x)是高斯函数。
加性高斯白噪声在通信领域中指的是一种各频谱分量服从均匀分布（即白噪声），且幅度服从高斯分布的噪声信号。因其可加性、幅度服从高斯分布且为白噪声的一种而得名。
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