第3章信道与噪声分解.ppt

* * 2.常见的随机噪声分类－－从噪声性质来区分 （1）窄带噪声：是一种连续波干扰。如外台干扰。 特点：干扰频率是固定、带宽很窄，在频率轴上的位置可以实测。可以预先设法防止或避开（频率、方向）。 （2）脉冲干扰 ：在时间上无规则的突发的噪声。如电火花、天电干扰中的雷电。 特点：幅度大、持续时间短、间歇期长、占据频带宽。对模拟信号影响不大，对数字信号影响严重（纠错编码解决）。 （3）起伏噪声：是以热噪声热噪声、散弹噪声、和宇宙噪声为代表的噪声。 特点：无论从时域内还是频域内，他们总是存在的。 结论：起伏噪声来自信道本身，对信号传输的影响不可避免，是通信系统最基本的噪声源（影响通信质量的主要因素）。 * * 3.5.2 起伏噪声 n(t)的统计特性 理论分析与实际测试表明，起伏噪声具有如下统计特性： （1）瞬时值服从高斯分布，且均值为0； （2）功率谱密度在很宽的频率范围内是平坦的。 由于起伏噪声是加性噪声，又具有上述统计特性，所以常称为加性高斯白噪声（AWGN）。 起伏噪声的一维概率密度函数为： 起伏噪声的双边功率谱密度为： 式中， 为起伏噪声的功率。 * * 3.5.3 等效噪声带宽 为了减少信道加性噪声的影响，在接收机入端常用一个BPF滤除带外噪声。BPF的输出噪声不再是白噪声，而是窄带噪声。由于滤波器是一种线性电路，该窄带噪声又常为窄带高斯噪声。 典型的窄带噪声功率谱密度曲线如图3.12中实线所示。 * * ●窄带噪声的功率谱密度 图3.12 ●等效噪声带宽的概念 图3.12中虚线画出的理想带通滤波器，其高度等于原噪声功率谱密度曲线的最大值，而宽度由下式决定 Bn的意义----图3.12中虚线下的面积等于功率谱密度曲线下的面积。----等效噪声带宽！ 注：此定义适用于今后常见的窄带高斯噪声。 ●窄带高斯噪声功率 * * 3.6 信道容量的概念 1. 信道容量的定义 在信息论中，称信道无差错传输信息的最大信息速率为信道容量，记之为C。 信道可以分为：离散信道（编码信道）和连续信道（调制信道）。 从说明概念的角度考虑，我们只讨论工程中常用的连续信道的信道容量。 * * 其中： n0 ---高斯白噪声的功率谱密度（W/Hz）； S/N---存在于信道中的信噪比。 意义：表明了当信号与作用在信道上的起伏噪声的平均功率给定时，具有一定频带宽度的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。 2. 香农定理/公式 假设连续信道的加性高斯带限白噪声功率为N（W），信道的带宽为B（Hz），信号功率为S（W），则该信道的信道容量C为： * * 3. 关于香农公式的几点讨论 （1）在给定B、S/N的情况下，信道的极限传输能力为C，而且此时能够做到无差错传输（即差错率为零）。 （2）提高信噪比，可提高信道容量。 （3）增加信道带宽，也可有限的增加信道的容量。但 （4）信道容量可以通过系统带宽与信噪比的互换而保持不变。 * * 例3.1 设有一幅图像，在电话线上实现传真传输，大约需传2.25×106个象素，每个象素12个亮度电平，电话线有3KHz带宽、30dB信噪比。求:在该标准电话线上传一传真图片需最小传输时间T=？ 解：象素信息量 I象素 =log212 =3.58 （bit） 图片信息量 I图象=2.25×106×3.58=8.06×106（bit） 信道容量 C =Blog2（1+ S/N)=3×103log2（1+1000） =29.9×103 （bit/s） 于是 Rbmax = C (一般 Rb≤C） Tmin= I图象 /C = 8.06×106/29.9×103 = 0.269×103s = 4.5（分） 小同轴：B＝3MHz →T= 0.27s 大同轴：B＝60MHz →T= 0.013s＝13ms 第3章 信道 * 第3章 信道 * 第3章 信道与噪声 通信原理 * * 西 北 工 业 大 学 2016.3 第3章 信道与噪声 通 信 原 理 * * 第3章 信道与噪