數(shù)字通信原理第3章-自學(xué)

1、第一章第一章 緒論緒論 1.傳等概獨(dú)立二進(jìn)制，每一波形信息量為傳等概獨(dú)立二進(jìn)制，每一波形信息量為1比特。比特。 2.等概時(shí)等概時(shí) 且信息熵最大且信息熵最大Hmax = log2 M (bit/符號(hào)符號(hào))p1M11I= log2 = log2 = log2 M (bit)符號(hào)）/)(log)(21bitxpxpinii1.3 信息及其度量信息及其度量 3.非等概時(shí)非等概時(shí) H I總總=m*Hbit。I= log2p1P(bit)第一章第一章 緒論緒論2模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)有效性有效性有效傳輸頻帶有效傳輸頻帶可靠性可靠性輸出信噪比輸出信噪比1.4主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)

2、有效性有效性傳輸速率傳輸速率可靠性可靠性差錯(cuò)率差錯(cuò)率第一章第一章 緒論緒論3傳輸速率傳輸速率單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目（波特（波特/Baud/B）傳碼率傳碼率RB 傳信率傳信率Rb頻帶利用率頻帶利用率單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)(bit/s 或或bps)單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率/傳信率傳信率（B/Hz或或b/(sHz)）差錯(cuò)率差錯(cuò)率誤碼率誤碼率Pe誤信率誤信率Pb碼元被傳錯(cuò)的概率碼元被傳錯(cuò)的概率差錯(cuò)比特在傳輸總比特?cái)?shù)中所占的比例差錯(cuò)比特在傳輸總比特?cái)?shù)中所占的比例第一章第一章 緒論緒論等概傳輸時(shí)等概傳輸時(shí) 二進(jìn)

3、制二進(jìn)制 Rb=RB (b/s)M進(jìn)制進(jìn)制 Rb=RB log2 M (b/s) 或或RB= M為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)，等概時(shí)熵最大為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)，等概時(shí)熵最大H= log2 M )(log2BMRb不等概傳輸時(shí)不等概傳輸時(shí) Rb=RB H (b/s)4Rb不變：不變：RB2=RBMlog2M (B)RB不變：不變：RbM=Rb2log2M (b/s) 總結(jié)：數(shù)字通信中：總結(jié)：數(shù)字通信中： 傳碼率增大，則有效性提高傳碼率增大，則有效性提高 誤碼率降低，則可靠性提高誤碼率降低，則可靠性提高第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲53.1 信道定義與數(shù)學(xué)模型信道定義與數(shù)學(xué)模型3.2 恒參信道及其傳輸特

4、性恒參信道及其傳輸特性3.3 隨參信道及其傳輸特性隨參信道及其傳輸特性3.4 分集接收技術(shù)分集接收技術(shù)3.5 加性噪聲加性噪聲3.6 信道容量的概念信道容量的概念第第 3 章章 信道與噪聲信道與噪聲返回主目錄返回主目錄第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲63.1信道定義與數(shù)學(xué)模型信道定義與數(shù)學(xué)模型 3.1.1信道定義信道定義信道：指以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通道。信道：指以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通道。1、狹義信道：、狹義信道：傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì)。傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì)無(wú)線信道：無(wú)線信道：有線信道：有線信道： 明線、電纜、光纖明線、電纜、光纖地波傳播、短波電離層反射、地波傳播、短波電離層反射、超短波或

5、微波視距中繼、人造超短波或微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼、散射及移動(dòng)無(wú)線電衛(wèi)星中繼、散射及移動(dòng)無(wú)線電信道等信道等P36第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲7 狹義信道是廣義信道十分重要的組成部分，通信效果的狹義信道是廣義信道十分重要的組成部分，通信效果的好壞，在很大程度上將依賴于狹義信道的特性。好壞，在很大程度上將依賴于狹義信道的特性。 常把廣義信道簡(jiǎn)稱為信道。常把廣義信道簡(jiǎn)稱為信道。 2、廣義信道：、廣義信道：傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì)+通信系統(tǒng)中的一些通信系統(tǒng)中的一些 ?？梢允前l(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線可以是發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線與天線、調(diào)制器、解調(diào)器等等。與天線、調(diào)制器、解調(diào)器等等。調(diào)制信道調(diào)

6、制信道編碼信道編碼信道按功能按功能轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換裝置第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲8圖圖 3 1 調(diào)制信道和編碼信道調(diào)制信道和編碼信道編碼器輸入調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器解調(diào)器譯碼器輸出編 碼 信 道調(diào) 制 信 道調(diào)制信道調(diào)制信道：從調(diào)制器的輸出端到解調(diào)器的輸入端所包含的發(fā)轉(zhuǎn)換裝置、：從調(diào)制器的輸出端到解調(diào)器的輸入端所包含的發(fā)轉(zhuǎn)換裝置、 媒媒質(zhì)和收轉(zhuǎn)換裝置三部分。質(zhì)和收轉(zhuǎn)換裝置三部分。用以研究調(diào)制與解調(diào)問(wèn)題用以研究調(diào)制與解調(diào)問(wèn)題編碼信道編碼信道：編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。即編碼信道包括調(diào)制器、：編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。即編碼信道包括調(diào)制器、調(diào)制信道和解調(diào)器。調(diào)制信

7、道和解調(diào)器。用以研究編碼與譯碼問(wèn)題用以研究編碼與譯碼問(wèn)題第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲9 【目的目的】：為研究為研究調(diào)制調(diào)制與與解調(diào)解調(diào)問(wèn)題所建立問(wèn)題所建立。 3.1.2信道的數(shù)學(xué)模型信道的數(shù)學(xué)模型1. 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型 （3） 信號(hào)通過(guò)信道具有固定的或時(shí)變的信號(hào)通過(guò)信道具有固定的或時(shí)變的延遲延遲時(shí)間；時(shí)間； （4） 信號(hào)通過(guò)信道會(huì)受到固定的或時(shí)變的信號(hào)通過(guò)信道會(huì)受到固定的或時(shí)變的損耗損耗； （5） 即使沒有信號(hào)輸入，即使沒有信號(hào)輸入， 在信道的輸出端仍可能有一定在信道的輸出端仍可能有一定 的輸出（的輸出（噪聲噪聲）。）。 【調(diào)制信道共性調(diào)制信道共性】： （1） 有一對(duì)（

8、或多對(duì)）有一對(duì)（或多對(duì)）輸入輸入端和一對(duì)（或多對(duì)）端和一對(duì)（或多對(duì)）輸出輸出端；端； （2） 絕大多數(shù)的信道都是絕大多數(shù)的信道都是線性線性的，的， 即滿足線性疊加原理；即滿足線性疊加原理； 用來(lái)表征實(shí)際物理信道的特性，用來(lái)表征實(shí)際物理信道的特性，對(duì)通信系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是十分方便的。對(duì)通信系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是十分方便的。第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲10線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)si(t)so(t)圖圖 3 2 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型用一個(gè)二端口用一個(gè)二端口(或多端口或多端口)線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)表示調(diào)制信道模型線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)表示調(diào)制信道模型 輸出與輸入的關(guān)系有輸出與輸入的關(guān)系有 r(t)=so(t)+n

9、(t)=fsi(t)+n(t) (3.1 - 1)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)fsi(t)反映了反映了信道特性信道特性si(t)為輸入為輸入的已調(diào)信號(hào)的已調(diào)信號(hào)so(t)為調(diào)制信道對(duì)為調(diào)制信道對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)輸輸入信號(hào)的響應(yīng)輸出波形出波形n(t)為加性噪聲，為加性噪聲，與與si(t)相互獨(dú)立相互獨(dú)立【信道模型信道模型】輸入信號(hào)的響輸入信號(hào)的響應(yīng)輸出波形應(yīng)輸出波形n(t)n(t)1. 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型關(guān)心輸入信號(hào)形式和最終結(jié)果，關(guān)心輸入信號(hào)形式和最終結(jié)果，對(duì)于調(diào)制信道內(nèi)部的變換過(guò)程并不關(guān)心。對(duì)于調(diào)制信道內(nèi)部的變換過(guò)程并不關(guān)心。用具有一定輸入、輸出關(guān)系的方框來(lái)表示用具有一定輸入、輸出關(guān)系的方框來(lái)表示第

10、第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲11 一般情況，一般情況， fsi(t) = so(t) = c(t)*si(t) (3.1 - 2)信道沖激響應(yīng)信道沖激響應(yīng)c(t)C()信道傳輸函數(shù)信道傳輸函數(shù)可看做乘性干擾可看做乘性干擾分析信道對(duì)信號(hào)的具體影響，歸結(jié)為了解分析信道對(duì)信號(hào)的具體影響，歸結(jié)為了解c(t)c(t)（或（或C()C()）與）與n(t)n(t)的特性。的特性。 r(t)=so(t)+n(t)=fsi(t)+n(t) = c(t)*si(t) +n(t) 或或 S()=C()Si() (3.1 - 3)1. 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型【信道模型信道模型】可表示為可表示為與輸入信

11、號(hào)的卷積與輸入信號(hào)的卷積C() 信道傳輸特性信道傳輸特性/信道傳輸函數(shù)信道傳輸函數(shù)。對(duì)信號(hào)可看成是乘性干擾。對(duì)信號(hào)可看成是乘性干擾。第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲12 c(t) 或或C() （1）分類）分類恒參信道恒參信道：C()基本不隨時(shí)間變化，信道對(duì)信號(hào)的基本不隨時(shí)間變化，信道對(duì)信號(hào)的 影響是固定的或變化極為緩慢的影響是固定的或變化極為緩慢的按傳輸特性按傳輸特性隨參信道：隨參信道：信道傳輸函數(shù)信道傳輸函數(shù)C()隨時(shí)間隨機(jī)快變化隨時(shí)間隨機(jī)快變化 1. 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型【信道特性信道特性】第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲13（2）C()的三種典型形式的三種典型

12、形式 第一種形式：第一種形式：C()=常數(shù)常數(shù)c()cr(t)csi(t)n(t)n(t)si(t)信道圖圖 3 3 加性噪聲信道模型加性噪聲信道模型r(t) = so(t)+n(t)= csi(t) + n(t) (3.1 - 4)加性噪聲加性噪聲通常是高斯噪聲通常是高斯噪聲信道衰減因子信道衰減因子通?？扇⊥ǔ？扇=1最常用、最主要最常用、最主要1. 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型【信道特性信道特性】這種信道可以用加性噪聲信道數(shù)學(xué)模型來(lái)表示這種信道可以用加性噪聲信道數(shù)學(xué)模型來(lái)表示在常用物理信道中在常用物理信道中C()有三種典型形式有三種典型形式第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲14 第

13、二種形式：第二種形式：C() 常數(shù)，但不隨時(shí)間變化常數(shù)，但不隨時(shí)間變化線性濾波器c(t)r(t) c(t) si(t) n(t)n(t)si(t)信道*圖圖 3-4 帶有加性噪聲的線性濾波器信道帶有加性噪聲的線性濾波器信道 r(t) = so(t)+n(t)= c(t)*si(t) + n(t) (3.1 - 5)1. 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型【信道特性信道特性】（2）C()的三種典型形式的三種典型形式信道沖激響應(yīng)信道沖激響應(yīng)c(t)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲15第三種形式：第三種形式：C() 常數(shù)，且隨時(shí)間變化常數(shù)，且隨時(shí)間變化線性時(shí)變?yōu)V波器c(t,)r(t) c(t,)

14、si(t) n(t)n(t)si(t)信道*圖圖 3 5 帶有加性噪聲的線性時(shí)變?yōu)V波器信道帶有加性噪聲的線性時(shí)變?yōu)V波器信道r(t) = so(t)+n(t)= *si(t) + n(t) (3.1 - 6)時(shí)變單位沖激響應(yīng)時(shí)變單位沖激響應(yīng)1. 調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型【信道特性信道特性】（2）C()的三種典型形式的三種典型形式c(t,)時(shí)變沖激響應(yīng)時(shí)變沖激響應(yīng)信道傳輸函數(shù)為信道傳輸函數(shù)為C(, )電離層反射信道、移動(dòng)通信信道都具有這種特性電離層反射信道、移動(dòng)通信信道都具有這種特性第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲162. 編碼信道模型編碼信道模型【特性特性】是數(shù)字信道或離散信道是數(shù)字

15、信道或離散信道。圖圖 3 6 二進(jìn)制編碼信道模型二進(jìn)制編碼信道模型導(dǎo)致錯(cuò)誤導(dǎo)致錯(cuò)誤輸入數(shù)字序列輸入數(shù)字序列輸出數(shù)字序列輸出數(shù)字序列發(fā)發(fā)0先驗(yàn)概率先驗(yàn)概率發(fā)發(fā)1先驗(yàn)概率先驗(yàn)概率錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率正確轉(zhuǎn)移的概率正確轉(zhuǎn)移的概率正確轉(zhuǎn)移的概率正確轉(zhuǎn)移的概率P(0/0)01P(1/1)P(0)P(1)P(1/0)P(0/1)01輸入是離散的時(shí)間信號(hào)，輸出也是離散的時(shí)間信號(hào)輸入是離散的時(shí)間信號(hào)，輸出也是離散的時(shí)間信號(hào)輸入、輸出關(guān)系可以用轉(zhuǎn)移概率來(lái)表征輸入、輸出關(guān)系可以用轉(zhuǎn)移概率來(lái)表征第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲17【輸出的總錯(cuò)誤概率輸出的總錯(cuò)誤概率】 P ( 0 / 0 ) + P

16、( 1 / 0 ) = 1 P(1/1)+P(0/1)=12. 編碼信道模型編碼信道模型【特性特性】是數(shù)字信道或離散信道是數(shù)字信道或離散信道。P(0/0)01P(1/1)P(0)P(1)P(1/0)P(0/1)01 P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1) (3.1 - 10) Pe=無(wú)記憶編碼信道（錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)獨(dú)立）無(wú)記憶編碼信道（錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)獨(dú)立）全概率公式全概率公式信道噪聲越大將導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯(cuò)誤越多，信道噪聲越大將導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯(cuò)誤越多，錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率P(1/0)與與P(0/1)也就越大也就越大因?yàn)樵肼暤纫鸬腻e(cuò)誤統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，所以是無(wú)記憶編碼信道因?yàn)樵肼暤纫鸬腻e(cuò)誤統(tǒng)計(jì)獨(dú)

17、立，所以是無(wú)記憶編碼信道第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲18恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化or變化很慢。變化很慢。 3.2 恒參信道及其傳輸特性恒參信道及其傳輸特性對(duì)稱電纜對(duì)稱電纜同軸電纜同軸電纜第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲19恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化or變化很慢。變化很慢。 3.2 恒參信道及其傳輸特性恒參信道及其傳輸特性對(duì)稱電纜對(duì)稱電纜同軸電纜同軸電纜微波中繼信道微波中繼信道視距傳輸視距傳輸?shù)诘?3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲20恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化

18、or變化很慢。變化很慢。 3.2 恒參信道及其傳輸特性恒參信道及其傳輸特性視距傳輸視距傳輸?shù)厍驅(qū)ΨQ電纜對(duì)稱電纜同軸電纜同軸電纜微波中繼信道微波中繼信道衛(wèi)星中繼信道衛(wèi)星中繼信道第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲21恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化or變化很慢。變化很慢。 3.2 恒參信道及其傳輸特性恒參信道及其傳輸特性衛(wèi)星中繼信道衛(wèi)星中繼信道對(duì)稱電纜對(duì)稱電纜同軸電纜同軸電纜微波中繼信道微波中繼信道地球AB第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲22恒參信道特性恒參信道特性 恒參信道恒參信道 = 線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)（傳輸特性）（傳輸特性）線性網(wǎng)絡(luò)

19、的傳輸特性線性網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性幅度頻率特性幅度頻率特性相位頻率特性相位頻率特性恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懯谴_定的或者是變化極其緩慢的。恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懯谴_定的或者是變化極其緩慢的。信號(hào)分析方法信號(hào)分析方法第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲231. 理想恒參信道特性理想恒參信道特性理想恒參信道理想恒參信道= 理想的無(wú)失真?zhèn)鬏斝诺览硐氲臒o(wú)失真?zhèn)鬏斝诺篮銋⑿诺捞匦院銋⑿诺捞匦缘刃У木€性網(wǎng)絡(luò)傳輸特性等效的線性網(wǎng)絡(luò)傳輸特性H() = K0 e-jtd (3.2 - 1)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件傳輸系數(shù)傳輸系數(shù)時(shí)間延遲時(shí)間延遲幅頻特性為幅頻特性為 |H()|=K0 (3.2 - 2)相頻

20、特性為相頻特性為 ()=td (3.2 - 3)相頻特性相頻特性 群遲延群遲延-頻率特性頻率特性dtdwwdw)()(表示對(duì)信號(hào)的不同頻率成分具有相同的延遲表示對(duì)信號(hào)的不同頻率成分具有相同的延遲K0，td都是與頻率無(wú)關(guān)的常數(shù)都是與頻率無(wú)關(guān)的常數(shù)相頻特性的導(dǎo)數(shù)相頻特性的導(dǎo)數(shù)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲24圖圖 3-13 理想信道的幅頻特性、理想信道的幅頻特性、 相頻特性和群遲延相頻特性和群遲延-頻率特性頻率特性 OK0|H()|(a)O()td(b)Otd(c)1. 理想恒參信道特性理想恒參信道特性恒參信道特性恒參信道特性理想恒參信道：理想恒參信道：在整個(gè)頻率范圍在整個(gè)頻率范圍(

21、 (或在信號(hào)頻帶范圍之內(nèi)或在信號(hào)頻帶范圍之內(nèi)) )幅頻特性為常數(shù)幅頻特性為常數(shù)相頻特性為相頻特性為的線性函數(shù)的線性函數(shù)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲25理想恒參信道的沖激響應(yīng)理想恒參信道的沖激響應(yīng) h(t)=K0(t-td) (3.2 - 5)若輸入信號(hào)若輸入信號(hào)s(t)， 則理想恒參信道的輸出則理想恒參信道的輸出 r(t)= h(t)* s(t) = K0s(t-td) （3.2 - 6)理想恒參信道傳輸特性理想恒參信道傳輸特性H() = K0 e-jtd 無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件無(wú)失真?zhèn)鬏敓o(wú)失真?zhèn)鬏?結(jié)論：理想恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懯牵航Y(jié)論：理想恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>

22、是： (1) 對(duì)信號(hào)在對(duì)信號(hào)在上產(chǎn)生固定的上產(chǎn)生固定的； (2) 對(duì)信號(hào)在對(duì)信號(hào)在上產(chǎn)生固定的上產(chǎn)生固定的。 1. 理想恒參信道特性理想恒參信道特性恒參信道特性恒參信道特性第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲26幅度幅度-頻率失真頻率失真 信道幅度信道幅度-頻率特性不是常數(shù)頻率特性不是常數(shù)相位相位-頻率失真頻率失真 信道相位信道相位-頻率特性不是頻率特性不是的線性函數(shù)的線性函數(shù)2. 兩種失真及其影響兩種失真及其影響恒參信道特性恒參信道特性（1）幅度）幅度-頻率失真頻率失真 頻率失真頻率失真原因：實(shí)際信道的幅度頻率特性不理想原因：實(shí)際信道的幅度頻率特性不理想 指信號(hào)中不同的頻率分量分別受

23、到信道不同的衰減指信號(hào)中不同的頻率分量分別受到信道不同的衰減模擬信號(hào)波形模擬信號(hào)波形失真失真 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)可能可能錯(cuò)碼錯(cuò)碼 影響：影響：線性失真線性失真第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲27圖 3 14 典型音頻電話信道的幅度衰減特性350080020002800 30006f / Hz12(a)0300A( f ) / dB(b)3020100120024003600f / HzA( f ) / dB衰減在衰減在3003000Hz頻率范圍內(nèi)比較平坦；頻率范圍內(nèi)比較平坦；300Hz以下和以下和3000Hz以上衰耗增加很快，這種衰減特性正好適應(yīng)人類話音以上衰耗增加很快，這種衰減特性

24、正好適應(yīng)人類話音信號(hào)傳輸。信號(hào)傳輸。第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲28（2）相位）相位-頻率失真頻率失真群遲延失真群遲延失真 指信號(hào)中不同頻率分量分別受到信道不同的延遲指信號(hào)中不同頻率分量分別受到信道不同的延遲模擬模擬不明顯不明顯數(shù)字?jǐn)?shù)字碼間干擾碼間干擾 影響：影響：2. 兩種失真及其影響兩種失真及其影響恒參信道特性恒參信道特性傳輸速率傳輸速率 ，碼間干擾碼間干擾 ，使誤碼率性能降低，使誤碼率性能降低?！熬庋a(bǔ)償均衡補(bǔ)償”線性失真線性失真第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲29圖 3 15 典型電話信道相頻特性和群遲延頻率特性 (a) 相頻特性； (b) 群遲延頻率特性

25、()O理想特性(b)()O理想特性(a)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲301、狹義信道：、狹義信道：傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì)。 廣義信道：廣義信道：傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì)+通信系統(tǒng)中的一些通信系統(tǒng)中的一些轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換裝置。調(diào)制信道調(diào)制信道編碼信道編碼信道廣義信道廣義信道2. 調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型r(t)=so(t)+n(t)=fsi(t)+n(t) = c(t)*si(t) +n(t) 線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)si(t)so(t)信道沖激響應(yīng)信道沖激響應(yīng)c(t)C()信道傳輸函數(shù)信道傳輸函數(shù)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲31 第二種形式：第二種形式：C() 常數(shù)，但不隨時(shí)間變化常

26、數(shù)，但不隨時(shí)間變化線性濾波器c(t)r(t) c(t) si(t) n(t)n(t)si(t)信道*r(t)= so(t)+n(t) = c(t)*si(t) + n(t)第三種形式：第三種形式：C() 常數(shù)，且隨時(shí)間變化常數(shù)，且隨時(shí)間變化線性時(shí)變?yōu)V波器c(t,)r(t) c(t,) si(t) n(t)n(t)si(t)信道*r(t) = so(t)+n(t) =c(t,)*si(t) + n(t) 第一種形式：第一種形式：C()=常數(shù)常數(shù)c()cr(t)csi(t)n(t)n(t)si(t)信道r(t) = so(t)+n(t) = csi(t) + n(t)第第 3 章章 信信 道道 與

27、與 噪噪 聲聲323. 編碼信道模型編碼信道模型輸出的總錯(cuò)誤概率輸出的總錯(cuò)誤概率P(0/0)01P(1/1)P(0)P(1)P(1/0)P(0/1)01Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)4. 恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化恒參信道：信道特性不隨時(shí)間變化or變化很慢。變化很慢。 （1） 理想恒參信道特性理想恒參信道特性幅頻特性為常數(shù)，幅頻特性為常數(shù)，對(duì)信號(hào)在對(duì)信號(hào)在上產(chǎn)生固定的上產(chǎn)生固定的；相頻特性為相頻特性為的線性函數(shù)，的線性函數(shù)，對(duì)信號(hào)在對(duì)信號(hào)在上產(chǎn)生固定的上產(chǎn)生固定的。（2）失真）失真幅度幅度-頻率失真頻率失真 信道幅度信道幅度-頻率特性不是常數(shù)頻率特性不是常數(shù)相位相位-頻率

28、失真頻率失真 信道相位信道相位-頻率特性不是頻率特性不是的線性函數(shù)的線性函數(shù)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲33隨參信道是指信道傳輸特性隨時(shí)間隨機(jī)快速變化的信道。隨參信道是指信道傳輸特性隨時(shí)間隨機(jī)快速變化的信道。 陸地移動(dòng)信道、短波電離層反射信道、超短波流星余跡散射信道、超短波陸地移動(dòng)信道、短波電離層反射信道、超短波流星余跡散射信道、超短波及微波對(duì)流層散射信道、超短波電離層散射以及超短波超視距繞射等信道。及微波對(duì)流層散射信道、超短波電離層散射以及超短波超視距繞射等信道。 3.3隨參信道及其傳輸特性隨參信道及其傳輸特性 3.3.1 陸地移動(dòng)信道陸地移動(dòng)信道1. 自由空間傳播自由空間傳

29、播 線性衰減線性衰減2. 反射波與散射波反射波與散射波 時(shí)變、多徑衰落時(shí)變、多徑衰落3. 折射波折射波 引起超視距傳播引起超視距傳播第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲34圖 3 19 電波折射示意圖折射電波地表面引起超視距傳播引起超視距傳播第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲353.3.2短波電離層反射信道短波電離層反射信道電離層：離地面電離層：離地面60600 km的大氣層為電離層。的大氣層為電離層。短波電離層反射信道：地面發(fā)射的無(wú)線電波在電離層反射所短波電離層反射信道：地面發(fā)射的無(wú)線電波在電離層反射所 形成的信道。形成的信道。 使用頻率：頻率范圍使用頻率：頻率范圍330

30、MHz (波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為10100m)的短波的短波(或或 稱為高頻稱為高頻)無(wú)線電波。無(wú)線電波。0FFED300 kmAB地球FBA地球反射點(diǎn)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲36 短波電離層反射信道最主要的特征是短波電離層反射信道最主要的特征是多徑傳播多徑傳播， 多徑傳多徑傳播有以下幾種形式播有以下幾種形式: (a) 一次反射和多次反射；一次反射和多次反射； (b) 反射區(qū)高度形成細(xì)多徑；反射區(qū)高度形成細(xì)多徑； (c) 地球磁場(chǎng)引起的尋常波和非尋常波；地球磁場(chǎng)引起的尋常波和非尋常波； (d) 電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象。電離層不均勻性引起的漫射現(xiàn)象。 AB(a)AB(b)AB(c)

31、AB(d )第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲373.3.3 隨參信道特性隨參信道特性 1. 隨參信道的傳輸媒質(zhì)特點(diǎn)：隨參信道的傳輸媒質(zhì)特點(diǎn)： (1) 對(duì)信號(hào)的對(duì)信號(hào)的衰耗衰耗隨時(shí)間隨時(shí)間隨機(jī)隨機(jī)變化；變化； (2) 信號(hào)傳輸?shù)男盘?hào)傳輸?shù)臅r(shí)延時(shí)延隨時(shí)間隨時(shí)間隨機(jī)隨機(jī)變化；變化； (3) 多徑傳播多徑傳播。 第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲38接收信號(hào)接收信號(hào) = 各路信號(hào)合成各路信號(hào)合成（衰減、時(shí)延都隨時(shí)間變化的多路信號(hào)）（衰減、時(shí)延都隨時(shí)間變化的多路信號(hào)）設(shè)發(fā)送信號(hào)設(shè)發(fā)送信號(hào) s(t)=A cosct （3.3-12）多徑接收信號(hào)多徑接收信號(hào) r(t)=V(t)cosc

32、t+(t) (3.3 - 21) 合成波包絡(luò)合成波包絡(luò)一維分布服從一維分布服從瑞利分布瑞利分布合成波相位合成波相位一維分布服從一維分布服從均勻分布均勻分布r(t)可視為一窄帶隨機(jī)過(guò)程可視為一窄帶隨機(jī)過(guò)程陸地移動(dòng)信道、陸地移動(dòng)信道、 短波電離層反射信道等，相對(duì)于載波短波電離層反射信道等，相對(duì)于載波V(t)、(t)是是慢變化隨機(jī)過(guò)程，于是慢變化隨機(jī)過(guò)程，于是r(t)可看成是一個(gè)可看成是一個(gè)。單一頻率、幅度恒定單一頻率、幅度恒定 2. 多徑傳播多徑傳播 含義：含義：指由發(fā)射點(diǎn)出發(fā)的電波可能經(jīng)過(guò)多條路徑到達(dá)指由發(fā)射點(diǎn)出發(fā)的電波可能經(jīng)過(guò)多條路徑到達(dá)接收點(diǎn)。接收點(diǎn)。 hbd2dd1hmAB第第 3 章章

33、信信 道道 與與 噪噪 聲聲39（1）瑞利衰落）瑞利衰落 多徑傳播使單一頻率的正弦信號(hào)變成了多徑傳播使單一頻率的正弦信號(hào)變成了的窄帶信號(hào)，稱其為衰落信號(hào)。的窄帶信號(hào)，稱其為衰落信號(hào)。即即多徑傳播使信號(hào)產(chǎn)生瑞多徑傳播使信號(hào)產(chǎn)生瑞利衰落利衰落。fcfV(t)tOS( f )合成波包絡(luò)V(t)頻率近似為 fc-fcOS( f )DffcfDf3.多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響（2）頻率彌散）頻率彌散 從頻譜上看，多徑傳播使單一譜線變成了從頻譜上看，多徑傳播使單一譜線變成了，即，即多徑傳播引起了頻率彌散多徑傳播引起了頻率彌散。頻譜頻譜第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲403

34、.多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響多徑傳播的又一重要特征多徑傳播的又一重要特征例：兩信道多徑傳播，分析合成信號(hào)幅頻特性。例：兩信道多徑傳播，分析合成信號(hào)幅頻特性。k為兩條路徑的衰減系數(shù)為兩條路徑的衰減系數(shù)kk延遲D(t)si(t)so(t)(t)為兩條路徑信號(hào)傳輸為兩條路徑信號(hào)傳輸?shù)南鄬?duì)時(shí)延差。的相對(duì)時(shí)延差。 當(dāng)發(fā)送信號(hào)具有一定頻帶寬度時(shí)，多徑傳播會(huì)使信號(hào)當(dāng)發(fā)送信號(hào)具有一定頻帶寬度時(shí)，多徑傳播會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落。產(chǎn)生頻率選擇性衰落。這是信號(hào)中某些分量被衰落的一種現(xiàn)象。這是信號(hào)中某些分量被衰落的一種現(xiàn)象。（3）頻率選擇性衰落）頻率選擇性衰落第第 3 章章 信信 道道 與與

35、 噪噪 聲聲413.多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響圖圖 3 23 信道幅頻特性信道幅頻特性當(dāng)當(dāng)i為固定值，為固定值，信號(hào)不同的頻率成信號(hào)不同的頻率成分，信道將有不同的衰減。分，信道將有不同的衰減。信號(hào)通信號(hào)通過(guò)這種傳輸特性的信道時(shí)，信號(hào)的過(guò)這種傳輸特性的信道時(shí)，信號(hào)的頻譜將產(chǎn)生失真。頻譜將產(chǎn)生失真。當(dāng)失真隨時(shí)間隨當(dāng)失真隨時(shí)間隨機(jī)變化時(shí)就形成頻率選擇性衰落。機(jī)變化時(shí)就形成頻率選擇性衰落。 特別是當(dāng)信號(hào)的頻譜寬于特別是當(dāng)信號(hào)的頻譜寬于 時(shí)，時(shí)，有些頻率分量會(huì)被信道衰減到零，有些頻率分量會(huì)被信道衰減到零， 造成嚴(yán)重的頻率選擇性衰落。造成嚴(yán)重的頻率選擇性衰落。 )(1tD|H()|2

36、kO2D(t)1f(t)通常是時(shí)變參量，故傳輸特性通常是時(shí)變參量，故傳輸特性中零點(diǎn)、極點(diǎn)在頻率軸上的位置也中零點(diǎn)、極點(diǎn)在頻率軸上的位置也隨時(shí)間隨機(jī)變化，這使傳輸特性變隨時(shí)間隨機(jī)變化，這使傳輸特性變得更復(fù)雜。得更復(fù)雜。 （3）頻率選擇性衰落）頻率選擇性衰落|H()|2kOf2Di1Di1多徑時(shí)延量多徑時(shí)延量(t)決定了幅頻決定了幅頻衰減情況衰減情況第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲42“多徑多徑”傳播，信道的傳輸特性、頻率選擇性衰落復(fù)雜得多傳播，信道的傳輸特性、頻率選擇性衰落復(fù)雜得多mCBD1信道傳輸特性相鄰兩個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔信道傳輸特性相鄰兩個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔（3）頻率選擇性衰

37、落）頻率選擇性衰落3.多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響多徑傳播對(duì)傳輸信號(hào)的影響m m信道最大多徑時(shí)延差信道最大多徑時(shí)延差相關(guān)帶寬相關(guān)帶寬若信號(hào)頻譜若信號(hào)頻譜BBC C，則產(chǎn)生嚴(yán)重的頻率選擇性衰落。，則產(chǎn)生嚴(yán)重的頻率選擇性衰落。減小頻率選擇性衰落的措施：減小頻率選擇性衰落的措施：限制限制數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)傳輸速率傳輸速率。工程上的經(jīng)驗(yàn)公式：工程上的經(jīng)驗(yàn)公式： BS=(1/51/3)BC 或或 TS=(35）m第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲43隨參信道中問(wèn)題：隨參信道中問(wèn)題：多徑時(shí)散、多徑衰落、頻率選擇性衰落、頻率彌散多徑時(shí)散、多徑衰落、頻率選擇性衰落、頻率彌散抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)：提高隨參信

38、道中信號(hào)傳輸質(zhì)量。：提高隨參信道中信號(hào)傳輸質(zhì)量。3.4分集接收技術(shù)分集接收技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、 功率控制技術(shù)、與交功率控制技術(shù)、與交織結(jié)合的差錯(cuò)控制技術(shù)、織結(jié)合的差錯(cuò)控制技術(shù)、 。在短波通信、移動(dòng)通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用在短波通信、移動(dòng)通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用分集接收技術(shù)分集接收技術(shù)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲44指收端按照某種方式使它收到的攜帶同一信息的多指收端按照某種方式使它收到的攜帶同一信息的多個(gè)信號(hào)衰落特性相互獨(dú)立，并對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行特定個(gè)信號(hào)衰落特性相互獨(dú)立，并對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行特定的處理，以降低合成信號(hào)電平起伏，減小各種衰落的處理，以降低合成信號(hào)電平起

39、伏，減小各種衰落對(duì)接收信號(hào)的影響。對(duì)接收信號(hào)的影響。一是分散接收一是分散接收，使接收端得到多個(gè)攜同一信息、統(tǒng)計(jì)獨(dú)，使接收端得到多個(gè)攜同一信息、統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)；立的衰落信號(hào)；二是集中處理二是集中處理，收端把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)，收端把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行適當(dāng)合并適當(dāng)合并，從而降低衰落的影響，改善系統(tǒng)性能。，從而降低衰落的影響，改善系統(tǒng)性能。 分集接收有兩重含義：分集接收有兩重含義：分集接收分集接收:第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲45空間分集空間分集頻率分集頻率分集角度分集角度分集極化分集極化分集時(shí)間分集時(shí)間分集分集方式：分集方式：合并方式：合并方式：選擇

40、式合并選擇式合并 性能最差性能最差等增益合并等增益合并 最方便可行最方便可行最大比值合并最大比值合并 性能最好性能最好合并：根據(jù)某種方式把得到的各個(gè)獨(dú)立衰落信號(hào)相加合并：根據(jù)某種方式把得到的各個(gè)獨(dú)立衰落信號(hào)相加 后合并輸出，從而獲得分集增益。后合并輸出，從而獲得分集增益。分集：獲得多個(gè)攜同一信息、統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的接收信號(hào)。分集：獲得多個(gè)攜同一信息、統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的接收信號(hào)。第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲46特點(diǎn)：與信號(hào)相互獨(dú)立、始終存在、無(wú)法徹底消除。特點(diǎn)：與信號(hào)相互獨(dú)立、始終存在、無(wú)法徹底消除。3.5 加性噪聲加性噪聲通信中噪聲的定義：通信中噪聲的定義： 對(duì)信號(hào)的傳輸和處理形成干擾的所有波

41、形的集合（隨機(jī)）。對(duì)信號(hào)的傳輸和處理形成干擾的所有波形的集合（隨機(jī)）。第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲47按來(lái)源按來(lái)源 3.5.1噪聲的分類噪聲的分類人為噪聲人為噪聲（工業(yè)噪聲、無(wú)線電噪聲）工業(yè)噪聲、無(wú)線電噪聲） 人類活動(dòng)所產(chǎn)生的對(duì)通信造成干擾的各種噪聲人類活動(dòng)所產(chǎn)生的對(duì)通信造成干擾的各種噪聲自然噪聲自然噪聲 自然界的電磁波源所產(chǎn)生的噪聲自然界的電磁波源所產(chǎn)生的噪聲內(nèi)部噪聲內(nèi)部噪聲（熱噪聲、散彈噪聲）熱噪聲、散彈噪聲） 通信設(shè)備本身產(chǎn)生的各種噪聲通信設(shè)備本身產(chǎn)生的各種噪聲臨近電臺(tái)干擾、跳頻干擾臨近電臺(tái)干擾、跳頻干擾汽車點(diǎn)火、電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)汽車點(diǎn)火、電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)按噪聲對(duì)信按噪聲對(duì)信

42、號(hào)的作用方號(hào)的作用方式式加性噪聲加性噪聲 m(t)+n(t) 獨(dú)立于有用信號(hào)獨(dú)立于有用信號(hào)乘性噪聲乘性噪聲 m(t)+ m(t)n(t) =m(t)+1+n(t) 信道衰耗信道衰耗or電阻發(fā)生變化，則噪聲成為電阻發(fā)生變化，則噪聲成為 調(diào)制信號(hào)的波形調(diào)制信號(hào)的波形第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲48單頻噪聲單頻噪聲脈沖噪聲脈沖噪聲起伏噪聲起伏噪聲(1) 單頻噪聲：?jiǎn)晤l噪聲：主要是無(wú)線電干擾，可能是單一頻率主要是無(wú)線電干擾，可能是單一頻率or窄窄 帶譜。帶譜。 特點(diǎn)：是連續(xù)波干擾。特點(diǎn)：是連續(xù)波干擾。 措施：通過(guò)合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)措施：通過(guò)合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)可避免可避免。 按噪聲性質(zhì)按噪聲性質(zhì) 3

43、.5.1噪聲的分類噪聲的分類(2) 脈沖噪聲：脈沖噪聲：是在時(shí)間上無(wú)規(guī)則的突發(fā)脈沖波形。是在時(shí)間上無(wú)規(guī)則的突發(fā)脈沖波形。 特點(diǎn)：突發(fā)脈沖形式、干擾時(shí)間短、脈沖幅度大、特點(diǎn)：突發(fā)脈沖形式、干擾時(shí)間短、脈沖幅度大、周期隨機(jī)。周期隨機(jī)。 措施：合理選頻、遠(yuǎn)離脈沖噪聲源。措施：合理選頻、遠(yuǎn)離脈沖噪聲源。 第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲49(3) 起伏噪聲：起伏噪聲：是一種連續(xù)波隨機(jī)噪聲。是一種連續(xù)波隨機(jī)噪聲。 包括：熱噪聲、散彈噪聲、宇宙噪聲包括：熱噪聲、散彈噪聲、宇宙噪聲 特點(diǎn)：具有很寬的頻帶、始終存在、是影響通信特點(diǎn)：具有很寬的頻帶、始終存在、是影響通信系統(tǒng)性能的主要因素。系統(tǒng)性能的

44、主要因素。單頻噪聲單頻噪聲脈沖噪聲脈沖噪聲起伏噪聲起伏噪聲按噪聲性質(zhì)按噪聲性質(zhì) 3.5.1噪聲的分類噪聲的分類隨機(jī)過(guò)程的分析方法隨機(jī)過(guò)程的分析方法信號(hào)頻率小于信號(hào)頻率小于300MHz時(shí)需要考慮時(shí)需要考慮宇宙噪聲宇宙噪聲加性噪聲的主要代表是起伏噪聲加性噪聲的主要代表是起伏噪聲起伏噪聲是本課程中分析噪聲的重點(diǎn)起伏噪聲是本課程中分析噪聲的重點(diǎn)第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲503.5.2 起伏噪聲及特性起伏噪聲及特性分析結(jié)論：分析結(jié)論：熱噪聲、散彈噪聲和宇宙噪聲這些起伏噪聲都熱噪聲、散彈噪聲和宇宙噪聲這些起伏噪聲都可以認(rèn)為是一種高斯噪聲，且功率譜密度在很寬的頻帶范可以認(rèn)為是一種高斯噪聲，

45、且功率譜密度在很寬的頻帶范圍都是常數(shù)。圍都是常數(shù)。因此，起伏噪聲通常被認(rèn)為是近似因此，起伏噪聲通常被認(rèn)為是近似。雙邊功率譜密度雙邊功率譜密度)/(2)(0Hzwnfpn自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù))(2)(0nRn=0=0時(shí)才相關(guān)，任兩時(shí)刻上互不相關(guān)，統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。時(shí)才相關(guān)，任兩時(shí)刻上互不相關(guān)，統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲513.5.2 起伏噪聲及特性起伏噪聲及特性寬帶起伏噪聲寬帶起伏噪聲 帶通網(wǎng)絡(luò)帶通網(wǎng)絡(luò) 帶通型噪聲帶通型噪聲寬帶起伏噪聲寬帶起伏噪聲 窄帶網(wǎng)絡(luò)窄帶網(wǎng)絡(luò) 窄帶噪聲窄帶噪聲高斯高斯高斯高斯高斯高斯高斯高斯調(diào)制信道的加性噪聲調(diào)制信道的加性噪聲 窄帶高斯白噪聲窄帶高

46、斯白噪聲可表述為可表述為第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲52設(shè)帶通型噪聲的功率譜密度為設(shè)帶通型噪聲的功率譜密度為Pn(f)()()(2)(0cnncnnnfpdffpfpdffpBfc：帶通型噪聲功率：帶通型噪聲功率譜密度的中心頻率譜密度的中心頻率3.5.2 起伏噪聲及特性起伏噪聲及特性噪聲等效帶寬噪聲等效帶寬Bn的物理意義：的物理意義：高度為高度為Pn(fc)，寬度為，寬度為Bn的噪聲功率的噪聲功率功率譜密度為功率譜密度為Pn(f)的帶通型噪聲功率的帶通型噪聲功率 =面積相等Pn( f )Pn( fc )OBnffc噪聲等效帶寬噪聲等效帶寬Bn適用于今后常見的窄帶高斯噪聲，且認(rèn)為

47、適用于今后常見的窄帶高斯噪聲，且認(rèn)為帶寬為帶寬為Bn的窄帶高斯噪聲，其功率譜密度的窄帶高斯噪聲，其功率譜密度Pn(f)在在Bn內(nèi)是常數(shù)。內(nèi)是常數(shù)。第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲53 兩種廣義信道兩種廣義信道3.6 信道容量的概念信道容量的概念信道容量：信道容量：在白噪聲背景下，在白噪聲背景下，信道中信息無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲笮诺乐行畔o(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲蟆?記為記為C。調(diào)制信道：連續(xù)信道調(diào)制信道：連續(xù)信道 可用連續(xù)信道的信道容量來(lái)表征可用連續(xù)信道的信道容量來(lái)表征編碼信道：離散信道編碼信道：離散信道 可用離散信道的信道容量來(lái)表征可用離散信道的信道容量來(lái)表征第第 3 章章 信信 道道 與與 噪噪 聲聲543.6 信道容量的概念信道容量的概念1. 香農(nóng)公式香農(nóng)公式)/)(1(log2sbNSBC香農(nóng)公式含義香農(nóng)公式含義：當(dāng)信號(hào)與信道加性高斯白噪聲的平均功率給定當(dāng)信號(hào)與信道加性高斯白噪聲的平均功率給定 時(shí)，在具有一定頻帶寬度的信道上，理論上單位時(shí)時(shí)，在具有一定頻帶寬度的信道上，理論上單位時(shí) 間內(nèi)可能傳輸?shù)拈g內(nèi)可能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限數(shù)值信息量的極限數(shù)值。Shannon信道容量公式信道容量公式B：連續(xù)信道的帶寬：連續(xù)信道的帶寬(Hz)S：信號(hào)功率：信號(hào)功率N：噪聲功率（信道加性高斯白噪聲：噪聲功率（信道加性高斯白噪聲n(t)的功率）的功率）信道容量信道容量根據(jù)噪聲統(tǒng)計(jì)特性得其概率