中山大学-通信原理第2章信道与噪声.pptVIP

2.1 信道的基本概念 2.1.1 信道的定义 信道，通俗地说，是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。 2.2 恒参信道及其对所传信号的影响 由于恒参信道对信号传输的影响是固定不变的或者是变化极为缓慢的，因而可以等效为一个非时变的线性网络。 2.2.1 信号不失真传输条件 网络的传输特性可以表示为： 2.3 随参信道及其对所传信号的影响 2.3.1 随参信道传输媒质的特点 典型的传输媒质：电离层反射、对流层散射等。 特点 （1）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。 2.4 信道的加性噪声 根据信道中加性噪声的来源不同，可以粗略地分为以下四类： （1）无线电噪声； （2）工业噪声； （3）天电噪声； （4）内部噪声。 2.5 通信中的常见噪声 2.5.1 白噪声 定义：白噪声是指它的功率谱密度函数在整个频域内是常数，即服从均匀分布。 白噪声的功率谱密度函数为： 双边谱密度： 单边谱密度： 2.6 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）。 2.5.2 高斯噪声 定义：高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布（即正态分布）的一类噪声。其一维概率密度函数可用数学表达式表示为： a为噪声的数学期望值，也就是均值； 为噪声的方差。 在噪声均值为零时，噪声的平均功率等于噪声的方差。 在通信系统的性能分析中，常常通过求自相关函数或方差的方法来计算噪声的功率。 高斯概率密度函数的进一步讨论： 图2-12 正态分布的概率密度函数 （1） 对称于直线 ，即有 （2） 在 内单调上升，在 内单调下降，且在a点处达到极大值 ; （3） （4）a表示分布中心， 表示集中的程度。 （5）当 ， 时，相应的正态分布称为标准化正态分布，这时有 已知概率密度函数的前提下，正态概率分布函数可以表示为： 与正态分布相关的还有误差函数 和互补误差函数 ，它们的定义式分别为： 可以证明，利用误差函数的概念，正态分布函数可表示为： 为了方便以后分析，在此给出误差函数和互补误差函数的主要性质： （1）误差函数是递增函数，它具有如下性质： （2）互补误差函数是递减函数，它具有如下性质： 2.5.3 高斯型白噪声 定义：高斯型白噪声也称高斯白噪声，是指噪声的概率密度函数满足正态分布统计特性，同时它的功率谱密度函数是常数的一类噪声。 2.5.4 窄带高斯噪声 1. 窄带高斯噪声的定义与表达式 定义：当高斯噪声通过以 为中心角频率的窄带系统时，就可形成窄带高斯噪声。 窄带高斯噪声可表示为： 式中， 为噪声的随机包络； 为噪声的随机相位，相对于载波的变化而言，它们的变化要缓慢的多。 窄带高斯噪声的另外一种表达形式： 其中 式中 及 分别称为的同相分量和正交分量，其变化相对于载波要缓慢的多。 2. 统计特性 （1）一个均值为零，方差为 的窄带高斯噪声，假定它是平稳随机过程，则它的同相分量 、正交分量 同样是平稳高斯噪声，且均值都为零，方差也相同。即 （2）该窄带高斯噪声其随机包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布。即 2.5.5 正弦信号加窄带高斯噪声 正弦信号加窄带高斯噪声后的合成信号可以表示为： 可以证明，正弦信号加窄带高斯噪声所形成的合成信号具有如下统计特性： （1）随机包络服从广义瑞利分布（也称莱斯（Rice）分布）。 （2）随机相位分布与信道中的信噪比有关，不再是均匀分布了。当信噪比很小时，它接近于均匀分布。 * 第2章 信道与噪声 现代通信系统原理 第2章 信道与噪声 2