第四章_信道辩析.ppt

第4章 信道 本章结构 4.1 信道分类及数学模型 4.2 恒参信道的概念和实例 4.3 随参信道的概念和实例 4.4 信道中的噪声种类 4.5 信道容量 第四章 信道 4.1 信道分类及数学模型 1 、信道分类 狭义信道：仅指传输媒质。 可分为有线信道和无线信道。 广义信道：包括传输媒质及通信系统中的一些转换装置（如调制与解调器、编码与解码器等）。 广义信道的范围 传 输 媒 质 发 转 换 器 收 转 换 器 调制信道 调 制 器 解 调 器 编码信道 编 码 器 解 码 器 2、 信道的数学模型 1 ）调制（连续）信道模型 通常假设： 这时上式变为： 加性干扰 乘性干扰 2）编码（离散）信道模型 通常使用“转移概率”来描述： 0 1 0 1 注：P(A/B)表示发B收A的概率 【例1】已知某数字信道模型如下，求误码率（设信源发送0、1等概率） 0 1 0 1 信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的，这类信道称为 恒参信道； 举例：架空明线、对称电缆、同轴电缆、微波中继信道、卫星中继信道、光纤信道 等 4.2 恒参信道的概念和实例 恒参信道特性------用幅度频率特性和相位 频率特性来表征 a) 理想恒参信道特性（无失真传输） 幅频特性即 ： 相频特性即 ：线性关系 定义群延迟为相位频率特性的导数，即 理想恒参信道群延迟为常数 理想恒参信道时域表示为： 无失真传输判决条件（同时满足以下） 1、幅度频率特性： 2、相位频率特性： 线性关系 【例2】两个恒参信道的等效模型如图（a）、（b）所示。讨论它们是否满足无失真传输。 图（a) 图（ b) 信道对信号的影响是随机快速变化，这类信道称为随参信道 举例： 电离层、对流层反射通信 移动通信 4.3 随参信道的概念和实例 1、随参信道特性 随参信道的传输媒质具有以下三个特点 ： (1) 对信号的衰耗随时间随机变化 (2) 信号传输的时延随时间随机变化 (3) 多径传播 2、频率选择性衰落与相关带宽 多径效应简化分析——两径模型：仅有两条衰减相同，时延不同路径。 信道传输函数为： 相关带宽 实际情况：有多条路径 设?m ------多径中最大相对时延差 则相关带宽 为了减小频率选择性衰落，应使信号带宽B小于相关带宽，工程经验为： 4.4 信道中的噪声种类(p65） 噪声 加性噪声 乘性噪声 人为噪声 自然噪声 内部噪声 （通常看作高斯白噪声） 后续学习中，噪声一般都认为是高斯白噪声 4.5 信道容量（主要讲授连续信道容量） 信道的容量：信道中信息无差错传输的最大速率。 香农公式： B: 信道带宽 S/N: 信噪比 Ct：信道容量，物理意义：在信道带宽为B，信噪比为S/N时，该信道的最大信息传输速率为Ct 实际中的噪声大多可看成高斯白噪声，设噪声单边功率谱密度为n0 ，则 由香农公式得到的结论 （1）若 ，则 （2）若 ，则 （3）增加带宽B可以增加信道容量，但不能使信道容量无限增加 【例3】计算带宽B=3000Hz，S/N=103的信道容量。 【例4】 某一待传输的图片约含2.5×106个像素，为了很好地重现图片，需要将每个像素量化为16个亮度电平之一，若所有这些亮度电平独立等概出现，并设加性高斯噪声信道中的信噪比为30dB，试计算用3min传送一张这样的图片所需的最小信道带宽。 【例5】计算机终端通过电话信道传输数据，电话信道带宽为3.2kHz，信道中的信噪比为30dB。该终端输出256个符号，且各符号独立等概出现。 （1）计算信道容量 （2）求无误码传输的最高符号速率。 本章重点 信号无失真传输的条件（即转移函数） 香农定理、计算 作业：习题P72 ：4-7 第4章 信道