通信原理(第四章)课件.ppt

以集中一定百分比的能量(功率)来定义。 可取90％、95％或99％等。 对能量信号，可由 求出Bn。 以能量谱(功率谱)密度下降3dB内的频率间隔作为带宽 对于信号能量谱(功率谱)密度具有明显单峰形状，且峰值位于f=0处，则信号带宽B为正频率轴上谱密度下降到3dB(半功率点)处的相应频率间隔。 得信号带宽为 由式 信号带宽定义 五、信道容量(1) 信息容量：单位时间内信道上所能传输的最大信息量。 实际信道中总存在于扰，此时如何计算信道容量？ 无记忆信道：每个输出符号只取决于当前的输入符号，而与其它输入符号无关。 对称信道：信道的输入和输出分别具有相同集合的元素。 有扰无记忆离散信道的信道容量：如图4-21 发送xi收到yi所得的信息量= xi所含信息量-收到yi后对xi的不确定程度 定义信息传输速率：信道在单位时间内所传输的平均信息量 设单位时间传送的符号数为r，则信息传输速率为： r:单位时间传送的符号数、H(x):每个符号平均信息量、H(x/y):发送符号在有噪声的信道中传输平均丢失的信息量 信息传输速率与单位时间传送的符号目、信息源的概率分布以及信道干扰的概率分布有关。当信道一定时，干扰的概率分布是确定的。则信息传输速率仅与信息源的概率分布有关。 信道容量的定义：信道最大可能的传输信息的速率，即对于一切可能的信息源概率分布来说，信道传输信息的速率R的最大值称为信道容量C ： [例4-1] 五、信道容量(2) 连续信道的信道容量 ：假设输入信道的加性高斯白噪声功率为N(瓦W)，信道的带宽为B(Hz)，信号功率为S(瓦W)，则可以证明，该信道的信道容量为： 可见，连续信道的信道容量受“三要素”——S、N、B的限制。只要这三要素确定，则信道容量也就随之确定。 上式表明，保持S/no一定，即使信道带宽B→∞，信道容量C也是有限的，这是因为信道带宽B→∞时，噪声功率N也趋于无穷大。 [例4.2] 五、信道容量(3) 第4章 思考题：4-6，4-8，4-18 习 题：4-1，4-5，4-7 第四章 作 业 第三章 信 道 信道和噪声的一般知识： 一、信道及其数学模型 二、恒参信道 三、随(变)参信道 四、信道中的噪声 五、信道容量 一、信道及其数学模型（1） 狭义信道：信号的传输媒质 1、有线信道:包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等 2、无线信道:地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等 广义信道：除包括传输媒质外，还可以包括有关的变换装置(如发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等等)。 1、调制信道：如图4-13所示，调制器输出端到解调器输入端的部分。用于研究调制和解调 2、编码信道：如图4-14，4-15，编码器输出端到译码器输入端的部分。用于研究信道编译码 波段划分及各波段传播特点 极长波 100000m 极低频ELF 3KHz以下 超长波 100000-10000m 甚低频VLF 3-30KHz 长波 10000-1000m 低频LF 30-300KHz 近距离300km内：地表面波 远距离2000km：主要天波 中波 1000-100m 中频MF 300-3000KHz 白天被电离层吸收，地表面波 晚上，天波参加，距离远 短波 100-10m 高频HF 3-30MHz 天波，地面吸收强，但海面较好 超短波 10-1m（米波） 甚高频VHF 30-300MHz 空间波 分米波 100-10cm 特高频UHF 300-3000MHz 直视传播（微波） 厘米波 10-1cm 超高频SHF 3-30GHz 直视传播（微波） 毫米波 10-1mm 极高频EHF 30-300GHz 直视传播（微波） 亚毫米 1-0.75mm 超极高频 300-400GHz 直视传播（微波） 信号通过信道时，一般受到两种类型的干扰或损害： 信道对信号的确定性的干扰 产生原因：信道的幅度和相位传输特性不理想。如色散、频率偏移、信道非线性等。 解决方法：原则上可通过均衡方法解决。 信道对信号的随机性的干扰 产生原因：各种加性和乘性噪声。如热噪声、脉冲噪声和短波及散射信道中的随机衰落现象等。 解决方法：通过选择合理的信号形式、最佳接收方法和适当的误差控制等加以限制。 一、信道及其数学模型（2） 调制信道模型： 信 道 特点： 1、有一对(或多对)输入端和一对(或多对)输出端。 2、绝大多数的信道都是线性的，即满足叠加原理。 3、具有一定的迟延时间和固定的或时变的损耗。 4、即使没有信号输入，在信道的输出端仍有一定的功率稳出(噪声)。 其输出与输入的关系可以写成： ei(t)：输入的已调信号、eo(t)：信道总输出波形、 n(t)：加性噪声(或称加性干扰