通信原理-第3章課件

《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯控制編碼第9章同步原理

3.1

信道概念及分類3.2

信道容量3.3

信道中的噪聲《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號分析第3信道概念及分類3.13.1.2

信道分類3.1.1

信道概念信道概念及分類3.13.1.2信道分類3.1.1信道信道概念3.1.1通俗地說，信道指以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通路。具體地說，信道一般指由有線或無線電線路提供的信號通路。抽象地說，信道實(shí)質(zhì)是一段頻帶，允許信號通過，同時(shí)又給信號以限制和損害。信道特性的好壞直接影響通信系統(tǒng)的總特性信道概念3.1.1通俗地說，信道指以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通路信道特點(diǎn)信道的特點(diǎn)包括以下兩個方面：（1）通信系統(tǒng)重要的傳輸環(huán)節(jié)；（2）通信系統(tǒng)中噪聲的主要來源。信道特點(diǎn)信道的特點(diǎn)包括以下兩個方面：信道分類3.1.2

根據(jù)信道的定義，如果信道僅是指信號的傳輸媒質(zhì)，這種信道稱為狹義信道；如果信道不僅是傳輸媒質(zhì)，而且包括通信系統(tǒng)中的一些轉(zhuǎn)換裝置，這種信道稱為廣義信道。信道分類3.1.2根據(jù)信道的定義，如果信道的分類信道的分類信道分類狹義信道1廣義信道23.1.2信道分類狹義信道1廣義信道23.1.2狹義信道

有線信道包括架空明線、對稱電纜、同軸電纜及光纖等。無線信道包括短波、地面微波接力、衛(wèi)星通信等。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。

狹義信道有線信道明線雙絞線（對稱電纜）同軸電纜光導(dǎo)纖維有線信道明線明線概念：架空明線是指平行而相互絕緣的架空裸線線路。優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗低缺點(diǎn)：易受氣候和天氣的影響，并且對外界噪聲干擾較敏感。明線現(xiàn)已逐步淘汰。明線概念：架空明線是指平行而相互絕緣的架空裸線線路。雙絞線概念：雙絞線由兩根彼此絕緣的銅線組成，這兩根線按照規(guī)則的螺線狀絞合在一起（也稱為對稱電纜）。絞合目的：將線對絞合起來是為了減輕同一根電纜內(nèi)的相鄰線對之間的串?dāng)_，且相鄰線對通常具有不同的絞合長度。雙絞線概念：雙絞線由兩根彼此絕緣的銅線組成，這兩根線按照規(guī)則雙絞線實(shí)物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

雙絞線實(shí)物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖雙絞線雙絞線又分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP。除某些特殊場合(如受電磁輻射嚴(yán)重、對傳輸質(zhì)量要求較高等)在布線中使用STP外，一般情況下我們都采用UTP。

雙絞線雙絞線又分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP。UTP與STPUTPSTPUTP與STPUTPSTPUTP分類3類：3類UTP用于傳統(tǒng)電話線，另外還用于10Mbps以太網(wǎng)，是早期網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸介質(zhì)4類：4類UTP因標(biāo)準(zhǔn)的推出比3類晚，而傳輸性能與3類UTP相比并沒有提高多少，所以一般較少使用5類：五類UTP因價(jià)廉質(zhì)優(yōu)而成為快速以太網(wǎng)(100Mbps)的首選介質(zhì)超5類：超五類UTP的用武之地是千兆位以太網(wǎng)(1000Mbps)。UTP分類3類：3類UTP用于傳統(tǒng)電話線，另外還用于10Mb各類非屏蔽雙絞線電氣特性電纜類型數(shù)據(jù)速率（Mbit/s）用途1類UTP2.4模擬電話線/數(shù)字電話線2類UTP4數(shù)字電話線/ISDN和T1線路3類UTP164Mbit/s令牌環(huán)網(wǎng)、10BAST-T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、ISDN數(shù)字話音線路4類UTP2016Mbit/s令牌環(huán)網(wǎng)和10BAST-T以太網(wǎng)5類UTP10016Mbit/s以上令牌環(huán)網(wǎng)、10～100Mbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸6類UTP55016Mbit/s以上令牌環(huán)網(wǎng)、100Mbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、600Mbit/s以上的全息圖像7類UTP1000吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸8類UTP1000吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸9類UTP1000010吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸各類非屏蔽雙絞線電氣特性電纜類型數(shù)據(jù)速率用雙絞線優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于其結(jié)構(gòu)上的雙絞特點(diǎn)，與外界間相互干擾小（抗電磁干擾）；帶寬較寬，傳輸特性比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)：雙絞線的傳輸損耗比明線大得多。雙絞線優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于其結(jié)構(gòu)上的雙絞特點(diǎn)，與外界間相互干擾小同軸電纜概念：同軸電纜由同軸的兩個導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體是一個圓柱形的空管（在可彎曲的同軸電纜中，它可以由金屬絲編織而成），內(nèi)導(dǎo)體是金屬線（芯線）。同軸電纜概念：同軸電纜由同軸的兩個導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體是一個圓柱同軸電纜分類50歐姆的細(xì)纜：細(xì)纜（基帶同軸電纜）用于基帶信號傳輸，主要用于數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)。

75歐姆的粗纜：粗纜（寬帶同軸電纜）用于寬帶信號傳輸，可以用于數(shù)字/模擬信號傳輸系統(tǒng)，如CATV有線電視信號傳輸，能夠同時(shí)傳輸幾百套電視節(jié)目。

同軸電纜分類50歐姆的細(xì)纜：細(xì)纜（基帶同軸電纜）用于基帶信號同軸電纜實(shí)物同軸電纜實(shí)物同軸電纜優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：與外界間相互干擾小（外導(dǎo)體接地，屏蔽作用）；帶寬大。缺點(diǎn)：成本較高（與雙絞線比較）。同軸電纜優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：光纖概念：光導(dǎo)纖維(簡稱光纖)是光纖通信系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)。是一種纖細(xì)（2~125μm）柔韌能夠傳導(dǎo)光線的介質(zhì)（光導(dǎo)纖維），以光波作為載波的信道。結(jié)構(gòu)：光纖呈圓柱形，由纖芯、包層和護(hù)套三部分組成。光纖概念：光導(dǎo)纖維(簡稱光纖)是光纖通信系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)。是一光纖實(shí)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光纖實(shí)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光纖優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低傳輸損耗（長距離無中繼），高帶寬（容量大），抗干擾能力強(qiáng)等。缺點(diǎn)：成本較高（完整系統(tǒng)），部分器件技術(shù)問題尚需解決。光纖優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無線信道無線信道主要由無線電波和光波作為傳輸載體。光波：在光波中，紅外線、激光是常用的信號載體。短距離：紅外線。如電視機(jī)遙控器。遠(yuǎn)距離：光波?？捎糜诮ㄖ镏g的局域網(wǎng)連接。無線電波：絕大多數(shù)無線通信都采用無線電波作為信號傳輸?shù)妮d體。無線信道無線信道主要由無線電波和光波作為傳輸載體。無線電波頻率資源劃分表無線電波頻率資源劃分表幾種主要無線信道短波地面微波接力衛(wèi)星通信幾種主要無線信道短波短波短波是指頻率為3～30MHz的無線電波。短波的基本傳播途徑有兩個：一個是地波，一個是天波。短波的主要傳播途徑是天波。

短波短波是指頻率為3～30MHz的無線電波。地球大氣層的結(jié)構(gòu)對流層：地面上0~10km平流層：約10～60km電離層：約60～600km地面對流層平流層電離層10km60km0km地球大氣層的結(jié)構(gòu)地面對流層平流層電離層10km60k對流層地球0~10km電離層60~600km平流層電磁波傳播：地波、天波、視距傳播對流層地球0~10km電離層60~600km平流層電磁波多徑傳播多徑傳播：電波經(jīng)由不同的路徑到達(dá)接收點(diǎn)。多徑傳播有以下幾種形式:(1)電波從電離層的一次反射和多次反射；(2)電離層反射區(qū)高度所形成的細(xì)多徑；(3)地球磁場引起的尋常波和非尋常波；(4)電離層不均勻性引起的散射現(xiàn)象。多徑傳播多徑傳播：電波經(jīng)由不同的路徑到達(dá)接收點(diǎn)。多徑傳播有以圖3-16多徑形式示意圖

(a)一次反射和兩次反射；(b)反射區(qū)高度不同；

(c)尋常波與非尋常波；(d)散射現(xiàn)象

圖3-16多徑形式示意圖

(a)一次反射和兩次反短波優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：抗毀能力和自主通信能力強(qiáng)；在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)，主要依靠短波；運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差，噪聲較大。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于電報(bào)、電話、低速傳真通信和廣播等方面。短波優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：地面微波接力概念：由于微波是按照近似直線的方式進(jìn)行傳播的，如果兩個站點(diǎn)間相距太遠(yuǎn)，那么地球本身就會阻礙電磁的傳輸，因此在中間每隔一段距離就需要安裝一個中繼器來使電磁波傳輸?shù)酶h(yuǎn)。中繼距離：中繼器間的距離大約與站高的平方根成正比，如果站高為100m，則中繼器之間的距離可以約為80km（距離一般在50～100km之間）。

地面微波接力概念：由于微波是按照近似直線的方式進(jìn)行傳播的，如地面微波接力傳輸?shù)孛嫖⒉ń恿鬏數(shù)孛嫖⒉ń恿?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：容量大；質(zhì)量高；投資小。缺點(diǎn)：容易失真。易受環(huán)境因素影響。安全性差。

維護(hù)難度大。應(yīng)用：傳輸電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等信息。

地面微波接力優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：衛(wèi)星通信人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一種特殊形式。衛(wèi)星中繼信道由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路構(gòu)成。同步衛(wèi)星離地面高度為35860km。衛(wèi)星通信人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一種特殊形式。衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)；覆蓋地域廣；傳播穩(wěn)定可靠；傳輸容量大。缺點(diǎn)：技術(shù)要求高；一次性投入大。應(yīng)用：目前廣泛用來傳輸多路電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)和電視。衛(wèi)星通信優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)復(fù)雜地球兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，地球高緯度地區(qū)通信效果不好存在星蝕和日凌中斷衛(wèi)星使用壽命短，可靠性要求高傳輸延遲大，回波干擾往返傳播延遲約為0.54s

缺點(diǎn)衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)復(fù)雜星蝕和日凌中斷地球太陽地球太陽星蝕和日凌中斷地球太陽地球太陽當(dāng)?shù)厍蛱幱谛l(wèi)星與太陽之間時(shí)，地球把陽光遮擋，此時(shí)衛(wèi)星的太陽能電池不能正常工作，星載電池只能維持衛(wèi)星自轉(zhuǎn)而不能支持轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作，這種現(xiàn)象造成的通訊中斷稱為星蝕。每年春分、秋分時(shí)，地球、衛(wèi)星、太陽在同一直線上。當(dāng)衛(wèi)星在地球與太陽之間時(shí)，地球上的小站在接收衛(wèi)星信號的同時(shí)，受到太陽輻射的影響，使通訊中斷，此現(xiàn)象稱為日凌。當(dāng)?shù)厍蛱幱谛l(wèi)星與太陽之間時(shí)，地球把陽光遮擋，此時(shí)衛(wèi)星的常用傳輸介質(zhì)的比較常用傳輸介質(zhì)的比較廣義信道通信系統(tǒng)中，凡信號經(jīng)過的一切通道統(tǒng)稱為廣義信道。

廣義信道不但包括傳輸媒介，還包括饋線、天線、調(diào)制/解調(diào)器、編碼/譯碼器等各種形式的轉(zhuǎn)換、耦合等設(shè)備。廣義信道主要用于通信系統(tǒng)性能分析。

廣義信道從消息傳輸?shù)挠^點(diǎn)分析問題，把信道范圍擴(kuò)大了。其意義在于僅關(guān)注傳輸結(jié)果，不關(guān)心傳輸過程，使通信系統(tǒng)模型及其分析大為簡化。

廣義信道通信系統(tǒng)中，凡信號經(jīng)過的一切通道統(tǒng)稱為廣義信道。廣義信道分類廣義信道通常可分為調(diào)制信道和編碼信道兩大類。廣義信道分類廣義信道通常可分為調(diào)制信道和編碼信道兩大類。調(diào)制信道概念：調(diào)制信道是指從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有電路設(shè)備和傳輸介質(zhì)，調(diào)制信道主要用來研究模擬通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)問題，故調(diào)制信道又可稱為連續(xù)（信號）信道。調(diào)制信道中傳輸?shù)氖且颜{(diào)信號，為模擬信道。調(diào)制信道概念：編碼信道概念：編碼信道的范圍是從編碼器輸出端至譯碼器輸入端，編碼器的輸出和譯碼器的輸入都是數(shù)字序列，故編碼信道又稱為離散信道。主要用于研究數(shù)字通信系統(tǒng)。編碼信道中傳輸?shù)氖且丫幮盘?，為?shù)字信道。編碼信道概念：信道模型調(diào)制信道模型1編碼信道模型23.1.3信道模型調(diào)制信道模型1編碼信道模型23.1.3調(diào)制信道模型調(diào)制信道對信號的影響是由信道的特性及外界干擾造成的，可以用一個二對端（或多對端）的時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)來表示

。圖3-9調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型調(diào)制信道對信號的影響是由信道的特性及外界干調(diào)制信道模型時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)圖3.2.2調(diào)制信道模型加性干擾乘性干擾調(diào)制信道模型圖3.2.2調(diào)制信道模型加性干擾乘性干擾調(diào)制信道模型恒參信道：當(dāng)k(t)=常數(shù)時(shí)，稱為恒參信道，例如，同軸電纜。隨參信道：當(dāng)k(t)常數(shù)，稱為隨參信道，例如，移動蜂窩網(wǎng)通信信道。調(diào)制信道模型恒參信道：恒參信道恒參信道指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間緩變或不變，可以等效為線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)。各種有線信道和部分無線信道，如衛(wèi)星通信鏈路信道，微波中繼鏈路信道、中長波、地面波傳播信道都屬于恒參信道。若信道特性為h(t)，則輸出信號可表示為

恒參信道恒參信道指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間緩變或不變，可信號無失真?zhèn)鞑l件要使任意一個信號通過線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形失真，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性應(yīng)該具備以下兩個理想條件：系統(tǒng)函數(shù)的幅頻特性H(ω)是一個不隨頻率變化的常數(shù)。系統(tǒng)函數(shù)的相頻特性φ(ω)為一過原點(diǎn)的直線，即群時(shí)延為常數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的傳輸系統(tǒng)函數(shù)信號無失真?zhèn)鞑l件要使任意一個信號通過線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形網(wǎng)絡(luò)信號無失真?zhèn)鞑l件信號無失真?zhèn)鞑l件兩種失真及其影響（1）幅頻失真也稱為頻率失真，使信號的不同頻率分量受到不同衰減，從而導(dǎo)致信號波形失真。（2）相頻失真也稱群時(shí)延失真，使信號的不同頻率分量產(chǎn)生不同的時(shí)延，從而導(dǎo)致信號波形失真。兩種失真及其影響（1）幅頻失真圖3.3.9典型音頻電話信道的衰耗－頻率特性曲線35008002000280030006(a)0300A(f)/dB

3020100120024003600f/Hz(b)A(f)/dBf/Hz（1）幅頻失真圖3.3.9典型音頻電話信道的衰耗－頻率特性（2）相頻失真wt

(w)O理想特性j(w)Ow理想特性圖3.3.11典型音頻電話信道的相頻特性及群時(shí)延－頻率特性（2）相頻失真wt(w)O理想特性j(w)Ow理想特性圖隨參信道隨參指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間快變化，如短波電離反射、超短波流星余跡散射、多徑效應(yīng)和選擇性衰落均屬于變參信道。表達(dá)式頻率選擇性衰落：信號中不同頻率成分受到不同程度的衰減，結(jié)果是引起信號波形失真。隨參信道隨參指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間快變化，如短波電離編碼信道模型編碼信道是包括調(diào)制信道、調(diào)制器以及解調(diào)器的信道，主要研究信道對所傳輸?shù)臄?shù)字信號的產(chǎn)生影響。編碼信道所關(guān)心的是：在經(jīng)過信道傳輸之后數(shù)字信號是否出現(xiàn)差錯以及出現(xiàn)差錯的可能性有多少。編碼信道對信號的影響則是一種數(shù)字序列的變換，因此編碼信道可以用轉(zhuǎn)移概率（條件概率）來描述。

編碼信道模型編碼信道是包括調(diào)制信道、調(diào)制器以及解調(diào)器的信道，二進(jìn)制編碼信道模型二進(jìn)制編碼信道模型編碼信道模型可以用數(shù)字的轉(zhuǎn)移概率來描述正確轉(zhuǎn)移概率錯誤轉(zhuǎn)移概率二進(jìn)制編碼信道模型概率關(guān)系：編碼信道模型可以用數(shù)字的轉(zhuǎn)移概率來描述正確轉(zhuǎn)移概率錯誤轉(zhuǎn)移概編碼信道分類編碼信道分為無記憶信道和有記憶信道。在編碼信道中，若數(shù)字信號的差錯是獨(dú)立的，也就是數(shù)字信號的前一個碼元差錯對后面的碼元無影響，稱此信道為無記憶信道。如果前一碼元的差錯影響到后面碼元，這種信道稱為有記憶信道。編碼信道分類編碼信道分為無記憶信道和有記憶信道。信道容量3.23.2.2

離散信道信道容量3.2.1

連續(xù)信道信道容量信道容量3.23.2.2離散信道信道容量3.2.1連信道容量概念信道容量是信道的極限傳輸能力，即信道能夠傳送信息的最大傳輸速率。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：C=maxR信道可以分為：連續(xù)信道（調(diào)制信道）離散信道（編碼信道）

信道容量概念信道容量是信道的極限傳輸能力，即信連續(xù)信道信道容量3.2.1香農(nóng)公式：假設(shè)連續(xù)信道的加性高斯白噪聲功率為N（W），信道的帶寬為B（Hz），信號功率為S（W），則該信道的信道容量為:連續(xù)信道信道容量3.2.1香農(nóng)公式：假設(shè)連續(xù)信道的加性高斯白香農(nóng)公式關(guān)于香農(nóng)公式，須注意以下三點(diǎn)：信噪比S/N為實(shí)際比值，而不是dB；信道容量C的單位是b/s，而不是波特（碼元/秒）；信道容量三要素：信道帶寬B、噪聲單邊功率譜密度n0和信號功率S，信道容量和這三要素有密切關(guān)系。香農(nóng)公式關(guān)于香農(nóng)公式，須注意以下三點(diǎn)：信道容量與三要素的關(guān)系1）給定、，增大信號功率，則信道容量也增加，若信號功率趨于無窮大，則信道容量也趨于無窮大。2）給定、，減小噪聲功率譜密度，則信道容量增加，對于無噪信道即，信道容量趨于無窮大。3）給定、，增加信道帶寬，則信道容量也增加，但當(dāng)帶寬趨于無窮大時(shí)，信道容量存在極限值:信道容量與三要素的關(guān)系信道容量和帶寬的關(guān)系信道容量和帶寬的關(guān)系信道容量四個結(jié)論（1）當(dāng)給定B、S/N時(shí)，信道的極限傳輸能力(信道容量)C即確定。（2）當(dāng)信道容量C一定時(shí)，帶寬B和信噪比S/N之間可以互換。（3）增加信道帶寬B并不能無限制地增大信道容量。（4）信道容量C是信道傳輸?shù)臉O限速率時(shí)，由于，I為信息量，T為傳輸時(shí)間。信道容量四個結(jié)論（1）當(dāng)給定B、S/N時(shí)，信道的極限傳輸能力連續(xù)信道信道容量例題1設(shè)模擬電話信道帶寬為3.4KHZ，信道上只存在加性噪聲；（1）若信道的輸出信噪比為30dB，求該信道的最大信息傳輸速率；（2）若要在該信道中傳輸33.6kb/s的數(shù)據(jù)，試求接收端要求的最小信噪比為多少。連續(xù)信道信道容量例題1設(shè)模擬電話信道帶寬為3.4KHZ，信道連續(xù)信道信道容量例題2某一待傳輸?shù)膱D片含800×600個像素，各像素間統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，每像素灰度等級為8級（等概率出現(xiàn)），要求用3s傳送該圖片，且信道輸出端的信噪比為30dB，試求傳輸系統(tǒng)所要求的最小信道帶寬。連續(xù)信道信道容量例題2某一待傳輸?shù)膱D片含800×600練習(xí)每幀電視圖像可以大致認(rèn)為由30萬個像素組成。對于一般要求的對比度，每一像素大約取10個可辨別的亮度電平（例如對應(yīng)黑色、深灰色、淺灰色、白色等）?，F(xiàn)假設(shè)對于任何像素，10個亮度電平是等概率出現(xiàn)的，每秒發(fā)送30幀圖像，還已知，信道中的干擾為加性高斯白噪聲，并且為了滿意地重現(xiàn)圖像，要求信道中信噪比為30dB。計(jì)算傳輸上述電視圖像信號所需的信道帶寬。

練習(xí)每幀電視圖像可以大致認(rèn)為由30萬個像素組成離散信道信道容量奈奎斯特準(zhǔn)則：頻帶寬度為B（Hz）的無噪聲數(shù)字信道，所能傳輸?shù)男盘柕淖罡叽a元速率為2B波特（Baud），則最大信息速率3.2.2式中N為碼元符號所能取得離散值個數(shù)，即N進(jìn)制。離散信道信道容量奈奎斯特準(zhǔn)則：頻帶寬度為B（Hz）的無噪聲數(shù)離散信道信道容量例題1設(shè)現(xiàn)有一帶寬為3000Hz的無噪聲數(shù)字信道，用于傳輸16進(jìn)制數(shù)據(jù)信號，請計(jì)算該信道的信道容量。離散信道信道容量例題1設(shè)現(xiàn)有一帶寬為3000Hz的無噪離散信道信道容量例題2某一無噪聲數(shù)字信道，系統(tǒng)帶寬為500Hz,信道容量是3000b/s，求該信道傳輸符號的進(jìn)制數(shù)。離散信道信道容量例題2某一無噪聲數(shù)字信道，系統(tǒng)帶寬為5練習(xí)1、設(shè)數(shù)字信道的信道帶寬為1000HZ，采用8進(jìn)制傳輸，計(jì)算無噪聲時(shí)信道容量。2、設(shè)數(shù)字信道的信道容量為24kbit/s，采用四進(jìn)制傳輸，則無噪聲時(shí)的數(shù)字信道的帶寬是（）A.12KHzB.6KHzC.48KHzD.24KHz

練習(xí)1、設(shè)數(shù)字信道的信道帶寬為1000HZ，采用8進(jìn)制傳輸練習(xí)1、已知模擬信道的頻帶寬度為3000HZ，信噪比S/N=20dB，求信道容量。2．設(shè)帶寬為4000Hz的模擬信道，只存在加性高斯白噪聲，如果信號噪聲功率比為100，則該信道的傳輸容量是（）A.26.6KHzB.8KHzC.4KHzD.53.2KHz練習(xí)1、已知模擬信道的頻帶寬度為3000HZ，信噪比S/N信道中的噪聲3.3噪聲分類噪聲來源常見噪聲信道中的噪聲3.3噪聲分類噪聲來源常見噪聲噪聲來源信道中加性噪聲的來源，一般可以分為三方面：人為噪聲自然噪聲內(nèi)部噪聲

噪聲來源信道中加性噪聲的來源，一般可以分為三方面：噪聲分類單頻噪聲脈沖噪聲起伏噪聲

噪聲分類單頻噪聲常見噪聲白噪聲：在通信系統(tǒng)中，經(jīng)常碰到的噪聲之一就是白噪聲。所謂白噪聲是指它的功率譜密度函數(shù)在整個頻域內(nèi)是常數(shù)，即服從均勻分布。圖3-13白噪聲的功率譜密度和自相關(guān)函數(shù)常見噪聲白噪聲：在通信系統(tǒng)中，經(jīng)常碰到的噪聲之一就是常見噪聲高斯白噪聲：在實(shí)際信道中，另一種常見噪聲是高斯噪聲。所謂高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。其一維概率密度用數(shù)學(xué)式表示如式3-13所示。式中，為噪聲的數(shù)學(xué)期望值，也就是均值；為噪聲的方差。

常見噪聲高斯白噪聲：在實(shí)際信道中，另一種常見噪聲是高本章小結(jié)1、信道概念及分類2、信道容量3、噪聲本章小結(jié)1、信道概念及分類《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯控制編碼第9章同步原理

3.1

信道概念及分類3.2

信道容量3.3

信道中的噪聲《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號分析第3信道概念及分類3.13.1.2

信道分類3.1.1

信道概念信道概念及分類3.13.1.2信道分類3.1.1信道信道概念3.1.1通俗地說，信道指以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通路。具體地說，信道一般指由有線或無線電線路提供的信號通路。抽象地說，信道實(shí)質(zhì)是一段頻帶，允許信號通過，同時(shí)又給信號以限制和損害。信道特性的好壞直接影響通信系統(tǒng)的總特性信道概念3.1.1通俗地說，信道指以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通路信道特點(diǎn)信道的特點(diǎn)包括以下兩個方面：（1）通信系統(tǒng)重要的傳輸環(huán)節(jié)；（2）通信系統(tǒng)中噪聲的主要來源。信道特點(diǎn)信道的特點(diǎn)包括以下兩個方面：信道分類3.1.2

根據(jù)信道的定義，如果信道僅是指信號的傳輸媒質(zhì)，這種信道稱為狹義信道；如果信道不僅是傳輸媒質(zhì)，而且包括通信系統(tǒng)中的一些轉(zhuǎn)換裝置，這種信道稱為廣義信道。信道分類3.1.2根據(jù)信道的定義，如果信道的分類信道的分類信道分類狹義信道1廣義信道23.1.2信道分類狹義信道1廣義信道23.1.2狹義信道

有線信道包括架空明線、對稱電纜、同軸電纜及光纖等。無線信道包括短波、地面微波接力、衛(wèi)星通信等。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。

狹義信道有線信道明線雙絞線（對稱電纜）同軸電纜光導(dǎo)纖維有線信道明線明線概念：架空明線是指平行而相互絕緣的架空裸線線路。優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗低缺點(diǎn)：易受氣候和天氣的影響，并且對外界噪聲干擾較敏感。明線現(xiàn)已逐步淘汰。明線概念：架空明線是指平行而相互絕緣的架空裸線線路。雙絞線概念：雙絞線由兩根彼此絕緣的銅線組成，這兩根線按照規(guī)則的螺線狀絞合在一起（也稱為對稱電纜）。絞合目的：將線對絞合起來是為了減輕同一根電纜內(nèi)的相鄰線對之間的串?dāng)_，且相鄰線對通常具有不同的絞合長度。雙絞線概念：雙絞線由兩根彼此絕緣的銅線組成，這兩根線按照規(guī)則雙絞線實(shí)物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

雙絞線實(shí)物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖雙絞線雙絞線又分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP。除某些特殊場合(如受電磁輻射嚴(yán)重、對傳輸質(zhì)量要求較高等)在布線中使用STP外，一般情況下我們都采用UTP。

雙絞線雙絞線又分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP。UTP與STPUTPSTPUTP與STPUTPSTPUTP分類3類：3類UTP用于傳統(tǒng)電話線，另外還用于10Mbps以太網(wǎng)，是早期網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸介質(zhì)4類：4類UTP因標(biāo)準(zhǔn)的推出比3類晚，而傳輸性能與3類UTP相比并沒有提高多少，所以一般較少使用5類：五類UTP因價(jià)廉質(zhì)優(yōu)而成為快速以太網(wǎng)(100Mbps)的首選介質(zhì)超5類：超五類UTP的用武之地是千兆位以太網(wǎng)(1000Mbps)。UTP分類3類：3類UTP用于傳統(tǒng)電話線，另外還用于10Mb各類非屏蔽雙絞線電氣特性電纜類型數(shù)據(jù)速率（Mbit/s）用途1類UTP2.4模擬電話線/數(shù)字電話線2類UTP4數(shù)字電話線/ISDN和T1線路3類UTP164Mbit/s令牌環(huán)網(wǎng)、10BAST-T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、ISDN數(shù)字話音線路4類UTP2016Mbit/s令牌環(huán)網(wǎng)和10BAST-T以太網(wǎng)5類UTP10016Mbit/s以上令牌環(huán)網(wǎng)、10～100Mbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸6類UTP55016Mbit/s以上令牌環(huán)網(wǎng)、100Mbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、600Mbit/s以上的全息圖像7類UTP1000吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸8類UTP1000吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸9類UTP1000010吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸各類非屏蔽雙絞線電氣特性電纜類型數(shù)據(jù)速率用雙絞線優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于其結(jié)構(gòu)上的雙絞特點(diǎn)，與外界間相互干擾?。闺姶鸥蓴_）；帶寬較寬，傳輸特性比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)：雙絞線的傳輸損耗比明線大得多。雙絞線優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于其結(jié)構(gòu)上的雙絞特點(diǎn)，與外界間相互干擾小同軸電纜概念：同軸電纜由同軸的兩個導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體是一個圓柱形的空管（在可彎曲的同軸電纜中，它可以由金屬絲編織而成），內(nèi)導(dǎo)體是金屬線（芯線）。同軸電纜概念：同軸電纜由同軸的兩個導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體是一個圓柱同軸電纜分類50歐姆的細(xì)纜：細(xì)纜（基帶同軸電纜）用于基帶信號傳輸，主要用于數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)。

75歐姆的粗纜：粗纜（寬帶同軸電纜）用于寬帶信號傳輸，可以用于數(shù)字/模擬信號傳輸系統(tǒng)，如CATV有線電視信號傳輸，能夠同時(shí)傳輸幾百套電視節(jié)目。

同軸電纜分類50歐姆的細(xì)纜：細(xì)纜（基帶同軸電纜）用于基帶信號同軸電纜實(shí)物同軸電纜實(shí)物同軸電纜優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：與外界間相互干擾?。ㄍ鈱?dǎo)體接地，屏蔽作用）；帶寬大。缺點(diǎn)：成本較高（與雙絞線比較）。同軸電纜優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：光纖概念：光導(dǎo)纖維(簡稱光纖)是光纖通信系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)。是一種纖細(xì)（2~125μm）柔韌能夠傳導(dǎo)光線的介質(zhì)（光導(dǎo)纖維），以光波作為載波的信道。結(jié)構(gòu)：光纖呈圓柱形，由纖芯、包層和護(hù)套三部分組成。光纖概念：光導(dǎo)纖維(簡稱光纖)是光纖通信系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)。是一光纖實(shí)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光纖實(shí)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光纖優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低傳輸損耗（長距離無中繼），高帶寬（容量大），抗干擾能力強(qiáng)等。缺點(diǎn)：成本較高（完整系統(tǒng)），部分器件技術(shù)問題尚需解決。光纖優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無線信道無線信道主要由無線電波和光波作為傳輸載體。光波：在光波中，紅外線、激光是常用的信號載體。短距離：紅外線。如電視機(jī)遙控器。遠(yuǎn)距離：光波。可用于建筑物之間的局域網(wǎng)連接。無線電波：絕大多數(shù)無線通信都采用無線電波作為信號傳輸?shù)妮d體。無線信道無線信道主要由無線電波和光波作為傳輸載體。無線電波頻率資源劃分表無線電波頻率資源劃分表幾種主要無線信道短波地面微波接力衛(wèi)星通信幾種主要無線信道短波短波短波是指頻率為3～30MHz的無線電波。短波的基本傳播途徑有兩個：一個是地波，一個是天波。短波的主要傳播途徑是天波。

短波短波是指頻率為3～30MHz的無線電波。地球大氣層的結(jié)構(gòu)對流層：地面上0~10km平流層：約10～60km電離層：約60～600km地面對流層平流層電離層10km60km0km地球大氣層的結(jié)構(gòu)地面對流層平流層電離層10km60k對流層地球0~10km電離層60~600km平流層電磁波傳播：地波、天波、視距傳播對流層地球0~10km電離層60~600km平流層電磁波多徑傳播多徑傳播：電波經(jīng)由不同的路徑到達(dá)接收點(diǎn)。多徑傳播有以下幾種形式:(1)電波從電離層的一次反射和多次反射；(2)電離層反射區(qū)高度所形成的細(xì)多徑；(3)地球磁場引起的尋常波和非尋常波；(4)電離層不均勻性引起的散射現(xiàn)象。多徑傳播多徑傳播：電波經(jīng)由不同的路徑到達(dá)接收點(diǎn)。多徑傳播有以圖3-16多徑形式示意圖

(a)一次反射和兩次反射；(b)反射區(qū)高度不同；

(c)尋常波與非尋常波；(d)散射現(xiàn)象

圖3-16多徑形式示意圖

(a)一次反射和兩次反短波優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：抗毀能力和自主通信能力強(qiáng)；在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)，主要依靠短波；運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差，噪聲較大。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于電報(bào)、電話、低速傳真通信和廣播等方面。短波優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：地面微波接力概念：由于微波是按照近似直線的方式進(jìn)行傳播的，如果兩個站點(diǎn)間相距太遠(yuǎn)，那么地球本身就會阻礙電磁的傳輸，因此在中間每隔一段距離就需要安裝一個中繼器來使電磁波傳輸?shù)酶h(yuǎn)。中繼距離：中繼器間的距離大約與站高的平方根成正比，如果站高為100m，則中繼器之間的距離可以約為80km（距離一般在50～100km之間）。

地面微波接力概念：由于微波是按照近似直線的方式進(jìn)行傳播的，如地面微波接力傳輸?shù)孛嫖⒉ń恿鬏數(shù)孛嫖⒉ń恿?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：容量大；質(zhì)量高；投資小。缺點(diǎn)：容易失真。易受環(huán)境因素影響。安全性差。

維護(hù)難度大。應(yīng)用：傳輸電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等信息。

地面微波接力優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：衛(wèi)星通信人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一種特殊形式。衛(wèi)星中繼信道由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路構(gòu)成。同步衛(wèi)星離地面高度為35860km。衛(wèi)星通信人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一種特殊形式。衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)；覆蓋地域廣；傳播穩(wěn)定可靠；傳輸容量大。缺點(diǎn)：技術(shù)要求高；一次性投入大。應(yīng)用：目前廣泛用來傳輸多路電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)和電視。衛(wèi)星通信優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)復(fù)雜地球兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，地球高緯度地區(qū)通信效果不好存在星蝕和日凌中斷衛(wèi)星使用壽命短，可靠性要求高傳輸延遲大，回波干擾往返傳播延遲約為0.54s

缺點(diǎn)衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)復(fù)雜星蝕和日凌中斷地球太陽地球太陽星蝕和日凌中斷地球太陽地球太陽當(dāng)?shù)厍蛱幱谛l(wèi)星與太陽之間時(shí)，地球把陽光遮擋，此時(shí)衛(wèi)星的太陽能電池不能正常工作，星載電池只能維持衛(wèi)星自轉(zhuǎn)而不能支持轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作，這種現(xiàn)象造成的通訊中斷稱為星蝕。每年春分、秋分時(shí)，地球、衛(wèi)星、太陽在同一直線上。當(dāng)衛(wèi)星在地球與太陽之間時(shí)，地球上的小站在接收衛(wèi)星信號的同時(shí)，受到太陽輻射的影響，使通訊中斷，此現(xiàn)象稱為日凌。當(dāng)?shù)厍蛱幱谛l(wèi)星與太陽之間時(shí)，地球把陽光遮擋，此時(shí)衛(wèi)星的常用傳輸介質(zhì)的比較常用傳輸介質(zhì)的比較廣義信道通信系統(tǒng)中，凡信號經(jīng)過的一切通道統(tǒng)稱為廣義信道。

廣義信道不但包括傳輸媒介，還包括饋線、天線、調(diào)制/解調(diào)器、編碼/譯碼器等各種形式的轉(zhuǎn)換、耦合等設(shè)備。廣義信道主要用于通信系統(tǒng)性能分析。

廣義信道從消息傳輸?shù)挠^點(diǎn)分析問題，把信道范圍擴(kuò)大了。其意義在于僅關(guān)注傳輸結(jié)果，不關(guān)心傳輸過程，使通信系統(tǒng)模型及其分析大為簡化。

廣義信道通信系統(tǒng)中，凡信號經(jīng)過的一切通道統(tǒng)稱為廣義信道。廣義信道分類廣義信道通?？煞譃檎{(diào)制信道和編碼信道兩大類。廣義信道分類廣義信道通?？煞譃檎{(diào)制信道和編碼信道兩大類。調(diào)制信道概念：調(diào)制信道是指從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有電路設(shè)備和傳輸介質(zhì)，調(diào)制信道主要用來研究模擬通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)問題，故調(diào)制信道又可稱為連續(xù)（信號）信道。調(diào)制信道中傳輸?shù)氖且颜{(diào)信號，為模擬信道。調(diào)制信道概念：編碼信道概念：編碼信道的范圍是從編碼器輸出端至譯碼器輸入端，編碼器的輸出和譯碼器的輸入都是數(shù)字序列，故編碼信道又稱為離散信道。主要用于研究數(shù)字通信系統(tǒng)。編碼信道中傳輸?shù)氖且丫幮盘?，為?shù)字信道。編碼信道概念：信道模型調(diào)制信道模型1編碼信道模型23.1.3信道模型調(diào)制信道模型1編碼信道模型23.1.3調(diào)制信道模型調(diào)制信道對信號的影響是由信道的特性及外界干擾造成的，可以用一個二對端（或多對端）的時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)來表示

。圖3-9調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型調(diào)制信道對信號的影響是由信道的特性及外界干調(diào)制信道模型時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)圖3.2.2調(diào)制信道模型加性干擾乘性干擾調(diào)制信道模型圖3.2.2調(diào)制信道模型加性干擾乘性干擾調(diào)制信道模型恒參信道：當(dāng)k(t)=常數(shù)時(shí)，稱為恒參信道，例如，同軸電纜。隨參信道：當(dāng)k(t)常數(shù)，稱為隨參信道，例如，移動蜂窩網(wǎng)通信信道。調(diào)制信道模型恒參信道：恒參信道恒參信道指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間緩變或不變，可以等效為線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)。各種有線信道和部分無線信道，如衛(wèi)星通信鏈路信道，微波中繼鏈路信道、中長波、地面波傳播信道都屬于恒參信道。若信道特性為h(t)，則輸出信號可表示為

恒參信道恒參信道指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間緩變或不變，可信號無失真?zhèn)鞑l件要使任意一個信號通過線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形失真，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性應(yīng)該具備以下兩個理想條件：系統(tǒng)函數(shù)的幅頻特性H(ω)是一個不隨頻率變化的常數(shù)。系統(tǒng)函數(shù)的相頻特性φ(ω)為一過原點(diǎn)的直線，即群時(shí)延為常數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的傳輸系統(tǒng)函數(shù)信號無失真?zhèn)鞑l件要使任意一個信號通過線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形網(wǎng)絡(luò)信號無失真?zhèn)鞑l件信號無失真?zhèn)鞑l件兩種失真及其影響（1）幅頻失真也稱為頻率失真，使信號的不同頻率分量受到不同衰減，從而導(dǎo)致信號波形失真。（2）相頻失真也稱群時(shí)延失真，使信號的不同頻率分量產(chǎn)生不同的時(shí)延，從而導(dǎo)致信號波形失真。兩種失真及其影響（1）幅頻失真圖3.3.9典型音頻電話信道的衰耗－頻率特性曲線35008002000280030006(a)0300A(f)/dB

3020100120024003600f/Hz(b)A(f)/dBf/Hz（1）幅頻失真圖3.3.9典型音頻電話信道的衰耗－頻率特性（2）相頻失真wt

(w)O理想特性j(w)Ow理想特性圖3.3.11典型音頻電話信道的相頻特性及群時(shí)延－頻率特性（2）相頻失真wt(w)O理想特性j(w)Ow理想特性圖隨參信道隨參指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間快變化，如短波電離反射、超短波流星余跡散射、多徑效應(yīng)和選擇性衰落均屬于變參信道。表達(dá)式頻率選擇性衰落：信號中不同頻率成分受到不同程度的衰減，結(jié)果是引起信號波形失真。隨參信道隨參指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間快變化，如短波電離編碼信道模型編碼信道是包括調(diào)制信道、調(diào)制器以及解調(diào)器的信道，主要研究信道對所傳輸?shù)臄?shù)字信號的產(chǎn)生影響。編碼信道所關(guān)心的是：在經(jīng)過信道傳輸之后數(shù)字信號是否出現(xiàn)差錯以及出現(xiàn)差錯的可能性有多少。編碼信道對信號的影響則是一種數(shù)字序列的變換，因此編碼信道可以用轉(zhuǎn)移概率（條件概率）來描述。

編碼信道模型編碼信道是包括調(diào)制信道、調(diào)制器以及解調(diào)器的信道，二進(jìn)制編碼信道模型二進(jìn)制編碼信道模型編碼信道模型可以用數(shù)字的轉(zhuǎn)移概率來描述正確轉(zhuǎn)移概率錯誤轉(zhuǎn)移概率二進(jìn)制編碼信道模型概率關(guān)系：編碼信道模型可以用數(shù)字的轉(zhuǎn)移概率來描述正確轉(zhuǎn)移概率錯誤轉(zhuǎn)移概編碼信道分類編碼信道分為無記憶信道和有記憶信道。在編碼信道中，若數(shù)字信號的差錯是獨(dú)立的，也就是數(shù)字信號的前一個碼元差錯對后面的碼元無影響，稱此信道為無記憶信道。如果前一碼元的差錯影響到后面碼元，這種信道稱為有記憶信道。編碼信道分類編碼信道分為無記憶信道和有記憶信道。信道容量3.23.2.2

離散信道信道容量3.2.1

連續(xù)信道信道容量信道容量3.23.2.2離散信道信道容量3.2.1連信道容量概念信道容量是信道的極限傳輸能力，即信道能夠傳送信息的最大傳輸速率。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：C=maxR信道可以分為：連續(xù)信道（調(diào)制信道）離散信道（編碼信道）

信道容量概念信道容量是信道的極限傳輸能力，即信連續(xù)信道信道容量3.2.1香農(nóng)公式：假設(shè)連續(xù)信道的加性高斯白噪聲功率為N（W），信道的帶寬為B（Hz），信號功率為S（W），則該信道的信道容量為:連續(xù)信道信道容量3.2.1香農(nóng)公式：假設(shè)連續(xù)信道的加性高斯白香農(nóng)公式關(guān)于香農(nóng)公式，須注意以下三點(diǎn)：信噪比S/N為實(shí)際比值，而不是dB；信道容量C的單位是b/s，而不是波特（碼元/秒）；信道容量三要素：信道帶寬B、噪聲單邊功率譜密度n0和信號功率S，信道容量和這三要素有密切關(guān)系。香農(nóng)公式關(guān)于香農(nóng)公式，須注意以下三點(diǎn)：信道容量與三要素的關(guān)系1）給定、，增大信號功率，則信道容量也增加，若信號功率趨于無窮大，則信道容量也趨于無窮大。2）給定、，減小噪聲功率譜密度，則信道容量增加，對于無噪信道即，信道容量趨于無窮大。3）給定、，增加信道帶寬，則信道容量也增加，但當(dāng)帶寬趨于無窮大時(shí)，信道容量存在極限值:信道容量與三要素的關(guān)系信道容量和帶寬的關(guān)系信道容量和帶寬的關(guān)系信道容量四個結(jié)論（1）當(dāng)給定B、S/N時(shí)，信道的極限傳輸能力(信道容量)C即確定。（2）當(dāng)信道容量C一定時(shí)，帶寬B和信噪比S/N之間可以互換。（3）增加信道帶寬B并不能無限制地增大信道容量。（4）