第三章 信道以及噪聲

第三章信道與噪聲

要點一.信道的含義二.信道的數(shù)學模型三.恒參信道特性極其對信號傳輸特性的影響四.隨參信道及其特性五.加性噪聲簡介六.香農(nóng)信道容量定理1一．信道的含義指以傳輸媒質(zhì)為基礎的信號通道．廣義信道狹義信道2二信道的數(shù)學模型數(shù)學模型用來表征實際物理信道的特性

分調(diào)制信道和編碼信道

3有一對（或多對）輸入端和一對（或多對）輸出端；絕大多數(shù)的信道都是線性的，即滿足線性疊加原理信號通過信道具有固定的或時變的延遲時間；信號通過信道會受到固定的或時變的損耗；即使沒有信號輸入，在信道的輸出端仍可能有一定的輸出（噪聲）調(diào)制信道模型4系統(tǒng)輸入輸出的函數(shù)關系反映了信道對信號的作用，即反映了信道特性5三種形式1.

加性噪聲信道模型62.帶有加性噪聲的線性濾波器信道73.隨參信道帶有加性噪聲的線性時變?yōu)V波器信道8編碼信道輸入、輸出數(shù)字序列之間的關系用轉(zhuǎn)移概率來表征總誤碼率9三.恒參信道特性極其對信號傳輸特性的影響理想恒參信道特性

幅度上產(chǎn)生固定的衰減；時間上產(chǎn)生固定的遲延。

理想信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延-頻率特性10兩種失真及其影響

相位-頻率特性群延遲-頻率失真11典型音頻電話信道的幅度衰減特性

12四.隨參信道及其傳輸特性

對信號的衰耗隨時間隨機變化信號傳輸?shù)臅r延隨時間隨機變化多徑傳播瑞利衰落頻率彌散頻率選擇性衰落多徑傳播產(chǎn)生的不良影響13五加性噪聲簡介14六.香農(nóng)信道容量定理

信道容量C：指信道無錯誤傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾省８咚乖肼曄滦诺廊萘康南戕r(nóng)（C.E.Shannon）公式B為信道帶寬S為輸入信號功率N為信道噪聲功率頻譜效率問題15

C.E.Shannon(1916-2001)

現(xiàn)代通訊理論--信息論影響人類社會進程的科學家出生于美國密執(zhí)安州1936年，在MIT任研究助理并成為MIT電氣工程系研究生，1948年《通信的數(shù)學理論》

1941～1956年，于貝爾實驗室工作。1956年，MIT訪問學者，第二年接收MIT永久聘任。把深奧和抽象的數(shù)學思想和概括而又很具體的對關鍵技術問題的理解結(jié)合起來。16意義只要傳輸速率小于等于信道容量，則總可以找到一種信道編碼方式，實現(xiàn)無差錯傳輸；若傳輸速率大于信道容量，則不可能實現(xiàn)無差錯傳輸。17結(jié)論1.增大信號功率S可以增加信道容量，若信號功率趨于無窮大，則信道容量也趨于無窮大，即2.減小噪聲功率N可以增加信道容量，若噪聲功率趨于零,則信道容量趨于無窮大，即183.增大信道帶寬B可以增加信道容量，但不能使信道容量無限制增大。信道帶寬B趨于無窮大時，信道容量的極限值為19例子：8MHz帶寬在信噪比最低限度40db時，信道容量（數(shù)碼速率）為8×13.28Mbps。

能容納下最少5套高清晰度數(shù)字電視節(jié)目20香農(nóng)公式的應用當信道容量C一定時，信道帶寬B、信號噪聲功率比S/N，傳輸時間T三者之間可以互換。21傳輸時間和帶寬的互換為傳輸?shù)目偟男畔⒘?2例：互換前，在帶寬情況下，使得信息傳輸速率達到，要求信噪比倍。如果將帶寬進行互換，設互換后的信道帶寬。這時，信息傳輸速率仍為，則所需