信道的定義及其數(shù)學模型

1、天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理第四章第四章 信道信道4.1 引言引言4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型4.3 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊?.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?.5 信道的加性噪聲信道的加性噪聲4.6 信道的容量信道的容量 天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.1 引言引言l信號的傳輸離不開信道，而信道的信號的傳輸離不開信道，而信道的噪聲是不可避免的。因而信道和噪聲是噪聲是不可避免的。因而信道和噪聲是通信中所要研究的重要內(nèi)容。通信中所要研究的重要內(nèi)容

2、。l本章在介紹信道定義和信道模型的本章在介紹信道定義和信道模型的基礎上，著重分析信道特性及其對信號基礎上，著重分析信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊?，并介紹信道的噪聲和信道傳輸?shù)挠绊懀⒔榻B信道的噪聲和信道容量。容量。天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型4.2.1 信道的定義信道的定義1.1. 信道的概念：就是信號傳輸?shù)拿劫|(zhì)信道的概念：就是信號傳輸?shù)拿劫|(zhì)2.2. 信道的分類：信道的分類： 有線信道、無線信道有線信道、無線信道 廣義信道、狹義信道廣義信道、狹義信道 根據(jù)通信的概念，信號必須依靠傳輸介質(zhì)傳輸，所以傳輸介質(zhì)被根據(jù)通

3、信的概念，信號必須依靠傳輸介質(zhì)傳輸，所以傳輸介質(zhì)被定義為狹義信道。另一方面，信號還必須經(jīng)過很多設備定義為狹義信道。另一方面，信號還必須經(jīng)過很多設備( (發(fā)送機、接發(fā)送機、接收機、調(diào)制器、解調(diào)器、放大器等收機、調(diào)制器、解調(diào)器、放大器等) )進行各種處理，這些設備顯然也進行各種處理，這些設備顯然也是信號經(jīng)過的途徑，因此，把傳輸介質(zhì)是信號經(jīng)過的途徑，因此，把傳輸介質(zhì)( (狹義信道狹義信道) )和信號必須經(jīng)過的和信號必須經(jīng)過的各種通信設備統(tǒng)稱為廣義信道。各種通信設備統(tǒng)稱為廣義信道。天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型調(diào)調(diào)制制器

4、器發(fā)發(fā)轉轉換換器器媒媒質(zhì)質(zhì)收收轉轉換換器器解解調(diào)調(diào)器器編編碼碼器器譯譯碼碼器器調(diào)制信道與編碼信道調(diào)制信道與編碼信道 調(diào)制信道調(diào)制信道信源信源信宿信宿編碼信道編碼信道天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型 4.2.2 4.2.2 信道的數(shù)學模型信道的數(shù)學模型1 1調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型特性：特性：有一對（或多對）輸入端和一對（或有一對（或多對）輸入端和一對（或多對）輸出端；多對）輸出端；信道是線性的，滿足疊加原理；信道是線性的，滿足疊加原理；信道有一定的遲延時間，有損耗；信道有一定的遲延時間，有損耗；即使沒有信號輸入，輸

5、出端仍有一定即使沒有信號輸入，輸出端仍有一定的功率輸出（噪聲）。的功率輸出（噪聲）。天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型 性網(wǎng)絡時變線)(tei)(ote)(1tei)(oten)(2ote)(1ote)(teim)(2tei絡網(wǎng)性線變時對輸入）（m對輸出）（n（1 1）二對端網(wǎng)絡）二對端網(wǎng)絡 （2 2）多對端網(wǎng)絡）多對端網(wǎng)絡 天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型 表示表示已調(diào)信號通過網(wǎng)絡所發(fā)生的變換，已調(diào)信號通過網(wǎng)絡所發(fā)生的變換，假定可以用假

6、定可以用 表示。表示。 依賴于網(wǎng)絡的依賴于網(wǎng)絡的特性，對特性，對 來說是一種干擾（乘性干擾），來說是一種干擾（乘性干擾）， 表示加性干擾，上式可以表示為：表示加性干擾，上式可以表示為： )()()(0tnteftei對二對端的信號模型，輸入與輸出的關系：對二對端的信號模型，輸入與輸出的關系：)( tefi)()(tetki)(tei)(tk)()()()(0tntetktei)(tn天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型信道對信號的影響主要有：乘性干擾和加信道對信號的影響主要有：乘性干擾和加性干擾。性干擾。通常乘性干擾是

7、一個復雜的函數(shù)，它可能通常乘性干擾是一個復雜的函數(shù)，它可能包括各種線性畸變、非線性畸變，同時由于信包括各種線性畸變、非線性畸變，同時由于信道的遲延、損耗特性隨時間作隨機變化，故道的遲延、損耗特性隨時間作隨機變化，故k(tk(t) )只能用隨機過程表示。經(jīng)大量觀察表明，有些只能用隨機過程表示。經(jīng)大量觀察表明，有些信道的信道的k(tk(t) )基本不隨時間變化，即信道對信號基本不隨時間變化，即信道對信號的影響是固定的或變化極為緩慢，這類信道稱的影響是固定的或變化極為緩慢，這類信道稱為為恒定參數(shù)信道恒定參數(shù)信道。有些信道的。有些信道的k(tk(t) ) 是隨機快變是隨機快變化的，這類信道稱為化的，這

8、類信道稱為隨機參量信道。隨機參量信道。天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型2.2.無失真?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)學模型無失真?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)學模型 若要求已調(diào)信號若要求已調(diào)信號 在信道中無失真的傳輸，在信道中無失真的傳輸，則在時域上信道輸出信號則在時域上信道輸出信號 和和 之間應滿足之間應滿足)(tfi)(0tf)(tfi)()(0dittKftf 式中，幅度衰減因子式中，幅度衰減因子K K及延遲時間及延遲時間t td d均為均為常數(shù)，上式被稱為無失真?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)學模型常數(shù)，上式被稱為無失真?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)學模型天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院

9、 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型對其兩端求傅立葉變換，有對其兩端求傅立葉變換，有 -j-jtdtd F Fo o()= KF)= KFi i() )e e由于由于 F Fo o()= H()= H()F)Fi i() )得到信道無失真?zhèn)鬏斣陬l域的條件，即傳輸函數(shù)為得到信道無失真?zhèn)鬏斣陬l域的條件，即傳輸函數(shù)為 j() -jtj() -jtd d H(jH(j)= |H()= |H()|)|e e = K = Ke e 所以信道無失真?zhèn)鬏斣陬l域中的幅頻、相頻所以信道無失真?zhèn)鬏斣陬l域中的幅頻、相頻條件為條件為 H(H()= K)= K ( ()= )= ttd

10、d天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型 H K o dt o （1 1）幅）幅頻特性頻特性 （2 2）相）相頻特性頻特性 信道無失真?zhèn)鬏數(shù)姆l條件和相頻條件信道無失真?zhèn)鬏數(shù)姆l條件和相頻條件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型 3 3編碼信道模型編碼信道模型 編碼信道模型對信號的影響是一種數(shù)字序編碼信道模型對信號的影響是一種數(shù)字序列的變換列的變換 ，用數(shù)字的轉移概率來描述。，用數(shù)字的轉移概率來描述。 P(x/yP(x/y) )表示發(fā)端發(fā)表示發(fā)端

11、發(fā)“y”y”碼而收端判為碼而收端判為“x”x”碼的概率碼的概率 。 由此我們知道由此我們知道P(0/0)P(0/0)與與P(1/1)P(1/1)是正確轉移是正確轉移的概率，而的概率，而P(0/1)P(0/1)與與P(1/0)P(1/0)是錯誤轉移概率。是錯誤轉移概率。 P(0/0)=1-P(1/0)P(0/0)=1-P(1/0) P(1/1)=1-P(0/1) P(1/1)=1-P(0/1)天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.2 信道的定義及其數(shù)學模型信道的定義及其數(shù)學模型二進制編碼信道模型圖二進制編碼信道模型圖 四進制編碼信道模型四進制編碼信道模型 天津工業(yè)大學天

12、津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.3 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊?.3.1 4.3.1 恒參信道恒參信道1 1三種有線電信道三種有線電信道（1 1）明線）明線 與電纜相比，它的優(yōu)與電纜相比，它的優(yōu)點是傳輸損耗低。但它易點是傳輸損耗低。但它易受氣候和天氣的影響，并受氣候和天氣的影響，并且對外界噪聲干擾較敏感且對外界噪聲干擾較敏感 （2 2）對稱電纜）對稱電纜 電纜的傳輸損耗比明電纜的傳輸損耗比明線大得多，但其傳輸特性線大得多，但其傳輸特性比較穩(wěn)定比較穩(wěn)定。屏蔽箔屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.3

13、恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊懀? 3）同軸電纜）同軸電纜 基帶同軸電纜的最大傳輸距離一般不超過幾公里，基帶同軸電纜的最大傳輸距離一般不超過幾公里，可用于數(shù)字數(shù)據(jù)信號的直接傳輸；而寬帶同軸電纜的可用于數(shù)字數(shù)據(jù)信號的直接傳輸；而寬帶同軸電纜的最大傳輸距離可達幾十公里，用于傳輸高頻信號，采最大傳輸距離可達幾十公里，用于傳輸高頻信號，采用頻分復用技術可以傳送多路信號。用頻分復用技術可以傳送多路信號。 鋁 制 編 織 導 體 (屏 蔽 )內(nèi) 部 絕 緣 體內(nèi) 部 導 體外 部 絕 緣 體(a) 一 段 同 軸 電 纜(b) 一 段 與 連 接 器 相 連 的 同 軸 電 纜天

14、津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.3 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊? 2光纖信道光纖信道 光纖線徑細、重量輕光纖線徑細、重量輕 ；由于不受外界電磁干擾；由于不受外界電磁干擾和噪聲的影響，能在長距離、高速率傳輸中保持低誤和噪聲的影響，能在長距離、高速率傳輸中保持低誤碼率碼率 ；可彎曲半徑小、不怕腐蝕、安全保密性好、；可彎曲半徑小、不怕腐蝕、安全保密性好、節(jié)省有色金屬。節(jié)省有色金屬。 已調(diào)光信號 光源 光調(diào)制器 光纖線路 光檢測器 調(diào)制電信號 解調(diào)電信號 基帶處理 基帶處理 基帶電信號 基帶電信號 天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院

15、通信原理通信原理4.3 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊? 3無線電視距中繼無線電視距中繼 無線電中繼信道具有傳輸容量大、發(fā)射功率小、無線電中繼信道具有傳輸容量大、發(fā)射功率小、通信穩(wěn)定可靠，以及和同軸電纜相比，可以節(jié)省有通信穩(wěn)定可靠，以及和同軸電纜相比，可以節(jié)省有色金屬等優(yōu)點色金屬等優(yōu)點 天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.3 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊? 4衛(wèi)星中繼信道衛(wèi)星中繼信道 衛(wèi)星中繼信道具有通信距離遠、覆蓋面積大、衛(wèi)星中繼信道具有通信距離遠、覆蓋面積大、傳播穩(wěn)定可靠、傳輸容量大、通信線電路靈活、機傳播穩(wěn)

16、定可靠、傳輸容量大、通信線電路靈活、機動性好等突出的優(yōu)點動性好等突出的優(yōu)點。天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.3 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊?.3.2 4.3.2 恒參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺捞匦约捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊? 1幅度幅度- -頻率失真頻率失真 幅度幅度頻率失真是指已調(diào)信號中各頻率分量在通頻率失真是指已調(diào)信號中各頻率分量在通過信道時帶來不同的衰減（或增益），所造成的輸出過信道時帶來不同的衰減（或增益），所造成的輸出信號的失真（畸變）。信號的失真（畸變）。 2 2相位相位- -頻率失真頻率失真 信道的相位信道的相位頻

17、率特性常用群遲延頻率特性常用群遲延頻率特性來頻率特性來表示。所謂群遲延表示。所謂群遲延頻率特性是指相位頻率特性是指相位頻率特性對頻率特性對頻率的導數(shù)。若相位頻率的導數(shù)。若相位頻率特性用來表示，則群遲頻率特性用來表示，則群遲延延頻率特性為頻率特性為 d(d() ) ( ()= -)= - d d 天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.3 恒參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺兰捌鋵π盘杺鬏數(shù)挠绊懀?（1 1）原信號）原信號 （2 2）經(jīng)遲延時后的信號）經(jīng)遲延時后的信號 群遲延產(chǎn)生失真的例子群遲延產(chǎn)生失真的例子天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.

18、4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?.4.1 4.4.1 隨參信道隨參信道1 1短波電離層反射信道短波電離層反射信道（1 1）傳播途經(jīng)）傳播途經(jīng)（1 1）一次反射路徑）一次反射路徑 （2 2）二次反射路徑）二次反射路徑 短波信號從電離層反射的傳播路徑短波信號從電離層反射的傳播路徑天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懀? 2）工作頻率）工作頻率在短波通信中，選用工作頻率時要考慮以下兩個條在短波通信中，選用工作頻率時要考慮以下兩個條件：（件：（1 1）工作頻率應小于最高可用頻率）工作頻

19、率應小于最高可用頻率fmaxfmax； （2 2）使電磁波在）使電磁波在D D、E E層的吸收較小。層的吸收較小。（3 3）多徑傳輸）多徑傳輸多經(jīng)傳播的幾種主要形式：多經(jīng)傳播的幾種主要形式：（a a）一次反射和兩次反射；）一次反射和兩次反射；（b b）反射區(qū)高度不同；）反射區(qū)高度不同；（c c）尋常波與非尋常波；）尋常波與非尋常波；（d d）漫射現(xiàn)象）漫射現(xiàn)象天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理（4 4）特性）特性傳輸損耗較小，因此能以較小功率進行遠距離通信；傳輸損耗較小，因此能以較小功率進行遠距離通信；天波通信，特別是短波通信，建立迅速，機動性好，設備簡單；天波通信，

20、特別是短波通信，建立迅速，機動性好，設備簡單；傳播距離遠，可傳輸幾千公里，甚至幾萬公里；傳播距離遠，可傳輸幾千公里，甚至幾萬公里；受地形限制較小；受地形限制較?。徊灰资艿饺藶槠茐?，這一點在軍事通信上有重要意義；不易受到人為破壞，這一點在軍事通信上有重要意義；傳輸頻帶寬度是有限的，由于波段范圍較窄，短波電臺特別擁擠，傳輸頻帶寬度是有限的，由于波段范圍較窄，短波電臺特別擁擠，電臺間的干擾很大，尤其在夜間；電臺間的干擾很大，尤其在夜間；傳輸可靠性差，電離層中的異常變化（如電離層騷動、電離層暴傳輸可靠性差，電離層中的異常變化（如電離層騷動、電離層暴變等）會引起較長時間的通信中斷，傳播可靠性一般只能達到

21、；變等）會引起較長時間的通信中斷，傳播可靠性一般只能達到；通信頻率必須選擇在最佳頻率附近，因此需要經(jīng)常更換工作頻率，通信頻率必須選擇在最佳頻率附近，因此需要經(jīng)常更換工作頻率，因而使用較復雜；因而使用較復雜；存在快衰落與多徑時延失真，必須采用相應的抗多徑措施；存在快衰落與多徑時延失真，必須采用相應的抗多徑措施；干擾電平高。干擾電平高。 4.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懱旖蚬I(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊? 2對流層散射信道對流層散射信道（1 1）衰落）衰落（2 2）傳輸損耗）傳

22、輸損耗（3 3）信道的允許頻帶）信道的允許頻帶（4 4）天線與媒質(zhì)間的耦合損耗）天線與媒質(zhì)間的耦合損耗（5 5）特性）特性容量大；容量大；主要用于以上頻段；主要用于以上頻段；可靠性高；可靠性高；保密性好；保密性好；單跳跨距達，一般用于無法建立微波中繼站的地區(qū)單跳跨距達，一般用于無法建立微波中繼站的地區(qū)。天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.4.2 4.4.2 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊?隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有三個特點：隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有三個特點：1 1對信號的衰耗隨時間而變化對信號的衰耗隨時間而變化2 2傳輸?shù)臅r延隨時間而變化

23、傳輸?shù)臅r延隨時間而變化3 3多徑傳播多徑傳播4.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懱旖蚬I(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?.4.2 4.4.2 隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊?tf0V tfV00t遲延00ttfV0t遲延00ttfV0000ttfVttfV0V tfV0兩徑傳播模型兩徑傳播模型 f(t)F() -jt0V0f(t-t0)V0F()e -j(t0+)V0f(t-t0-)V0F()e -jt0 - jV0f(t-t0)+ V0f(t-t

24、0-) V0F()e (1+e )于是，當兩徑傳播時，模型的傳輸特性于是，當兩徑傳播時，模型的傳輸特性H(H() )為為 jtjjtjeeVFeeFVH110000天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊?所求的傳輸特性除常數(shù)因子所求的傳輸特性除常數(shù)因子V V0 0外，是由一個模值為外，是由一個模值為1 1、固定時延為固定時延為t t0 0的網(wǎng)絡與另一個特性為的網(wǎng)絡與另一個特性為 的網(wǎng)絡級的網(wǎng)絡級聯(lián)所組成。而后一個網(wǎng)絡的模特性（幅度聯(lián)所組成。而后一個網(wǎng)絡的模特性（幅度頻率特性）為頻率特性）為 由此可見，兩徑傳播

25、的模特性將依賴于由此可見，兩徑傳播的模特性將依賴于 |cos|cos/2|/2|，這就是說，對不同的頻率，兩徑傳播的結果將，這就是說，對不同的頻率，兩徑傳播的結果將有不同的衰減。上述概念可以推廣到多徑傳播中去有不同的衰減。上述概念可以推廣到多徑傳播中去 ，設最大，設最大多徑時延差為多徑時延差為 ，則定義，則定義 為了不引起明顯的選擇性衰落，傳輸信號的頻帶必須小于多為了不引起明顯的選擇性衰落，傳輸信號的頻帶必須小于多徑傳輸媒質(zhì)的相關帶寬徑傳輸媒質(zhì)的相關帶寬 ff。)1 (je2cos22cos2sin22cos2sincos1120jjetjmmf1天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通

26、信原理通信原理4.4.3 4.4.3 隨參信道特性的改善隨參信道特性的改善分集接收分集接收 如果在接收端同時獲得幾個不同路徑的信號，把這些信號如果在接收端同時獲得幾個不同路徑的信號，把這些信號適當合并，構成總的接收信號，這樣就能大大減小衰落的影響。適當合并，構成總的接收信號，這樣就能大大減小衰落的影響。這就是分集接收的基本思想。這就是分集接收的基本思想。主要有如下幾種分集方式：主要有如下幾種分集方式：（1 1）空間分集）空間分集（2 2）頻率分集）頻率分集（3 3）角度分集）角度分集（4 4）極化分集）極化分集 技術在接收分散的幾個信號后，要將其合并，合并的方法技術在接收分散的幾個信號后，要將

27、其合并，合并的方法主要有：主要有：（1 1）最佳選擇式）最佳選擇式（2 2）等增益相加式）等增益相加式（3 3）最大比值相加式）最大比值相加式 4.4 隨參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊戨S參信道及其對信號傳輸?shù)挠绊懱旖蚬I(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理 加性噪聲獨立于有用信號，但它始終干擾有用信加性噪聲獨立于有用信號，但它始終干擾有用信號，引起有用信號的幅度失真（幅度抖動）和相位失號，引起有用信號的幅度失真（幅度抖動）和相位失真（相位抖動），對通信造成不可避免的危害。真（相位抖動），對通信造成不可避免的危害。 信道中加性噪聲（簡稱噪聲）的來源，一般有三信道中加性噪聲（簡稱噪聲）

28、的來源，一般有三個方面：人為噪聲；自然噪聲；內(nèi)部噪聲。個方面：人為噪聲；自然噪聲；內(nèi)部噪聲。1 1散彈噪聲散彈噪聲2 2熱噪聲熱噪聲3 3宇宙噪聲宇宙噪聲 4.5 信道的加性噪聲信道的加性噪聲天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.6 信道的容量信道的容量4.6.1 4.6.1 離散信道的信道容量離散信道的信道容量b（a a）無噪聲信道）無噪聲信道 (b) (b) 有噪聲信道有噪聲信道 離散信道模型離散信道模型天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 信息學院信息學院 通信原理通信原理4.6 信道的容量信道的容量4.6.1 4.6.1 離散信道的信道容量離散信道的信道容量 信道容量是指信道的極限傳輸能力。我們把信信道容量是指信道的極限傳輸能力。我們把信道無差錯信息的最大信息速率稱為信道容量，記之道無差錯信息的最大信息速率稱為信道容量，記之為為C C，即，即 C = maxR = maxHt(x) - Ht(x/yC = maxR = maxHt(x) - Ht(x/y) |P(x)| |P(x|P(x)| |P(x)|)|式中，式中，maxmax是表示對所有可能的輸入概率分布來說的是表示對所有可能的輸入概率分布來說的最大值。最大值。 Ht(x) = rH(xHt(x) = rH(x) ) Ht(x/y)= rH(x/y Ht(x/y)=