[法学]数字通信原理与技术王兴亮第 2 章 信道与噪声.ppt

从噪声性质来区分可有： 单频噪声。 (2) 脉冲干扰。 (3) 起伏噪声。 2.5 通信中常见的几种噪声 2.5.1 白噪声 所谓白噪声是指它的功率谱密度函数在整个频率域(-∞＜ω＜+∞)内是常数，即服从均匀分布。我们称它为白噪声，因为它类似于光学中包括全部可见光频率在内的白光。凡是不符合上述条件的噪声就称为有色噪声，它只包括可见光频谱的部分频率。但是，实际上完全理想的白噪声是不存在的，通常只要噪声功率谱密度函数均匀分布的频率范围超过通信系统工作频率范围很多很多时，就可近似认为是白噪声。例如，热噪声的频率可以高到1013Hz，且功率谱密度函数在0~1013Hz内基本均匀分布，因此可以将它看作白噪声。 理想的白噪声功率谱密度通常被定义为 式中n0的单位是W/Hz。 通常，若采用单边频谱，即频率在0到无穷大范围内时， 白噪声的功率谱密度函数又常写成 在信号分析中，我们知道功率信号的功率谱密度与其自相关函数R(τ)互为傅氏变换对，即 图 2-11 理想白噪声的功率谱密度和自相关函数 2.5.2 高斯噪声 在实际信道中，另一种常见噪声是高斯型噪声(即高斯噪声)。所谓高斯(Gaussian)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， 可用数学表达式表示成 式中，a为噪声的数学期望值，也就是均值；σ2为噪声的方差；exp(x)是以e为底的指数函数。 通常，通信信道中噪声的均值a=0，那么，我们由此可得到一个重要的结论，即在噪声均值为零时，噪声的平均功率等于噪声的方差。 这是因为 噪声的方差 所以， 有 * 第 2 章 信 道 与 噪 声 第 2 章 信道与噪声 2.1 信道的定义、 分类与模型 2.2 恒参信道及其对所传信号的影响 2.3 变参信道及其对所传信号的影响 2.4 信道内的噪声(干扰)  2.5 通信中常见的几种噪声 2.6 信道容量的概念 2.1.1 信道的定义 信道，通俗地说，是指以传输媒介(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； 抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信号以限制和损害。信道的作用是传输信号。 通常，我们将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。目前采用的传输媒介有架空明线、电缆、光导纤维(光缆)、中长波地表波传播、超短波及微波视距传播(含卫星中继)、短波电离层反射、超短波流星余迹散射、对流层散射、电离层散射、超短波超视距绕射、波导传播、光波视距传播等。 2.1 信道的定义、分类与模型 2.1.2 信道的分类 由信道的定义可看出，信道可大体分成两类：狭义信道和广义信道。 狭义信道通常按具体媒介的不同类型可分为有线信道和无线信道。所谓有线信道是指传输媒介为明线、对称电缆、同轴电缆、 光缆及波导等一类能够看得见的媒介。有线信道是现代通信网中最常用的信道之一。如对称电缆(又称电话电缆)广泛应用于(市内)近程传输。无线信道的传输媒质比较多，它包括短波电离层、对流层散射等。可以这样认为，凡不属有线信道的媒质均为无线信道的媒质。无线信道的传输特性没有有线信道的传输特性稳定和可靠，但无线信道具有方便、灵活，通信者可移动等优点。 广义信道通常也可分成两种，调制信道和编码信道。调制信道是从研究调制与解调的基本问题出发而构成的，它的范围是从调制器输出端到解调器输入端。因为，从调制和解调的角度来看，由调制器输出端到解调器输入端的所有转换器及传输媒质，不管其中间过程如何，它们不过是把已调信号进行了某种变换而已，我们只需关心变换的最终结果，而无需关心形成这个最终结果的详细过程。因此，研究调制与解调问题时，定义一个调制信道是方便和恰当的。调制信道常常用在模拟通信中。 图 2-1 调制信道与编码信道 2.1.3 信道的模型 1. 调制信道 通过对调制信道进行大量的考察之后， 可发现它有如下主要特性： (1) 有一对(或多对)输入端， 则必然有一对(或多对)输出端； (2) 绝大部分信道是线性的， 即满足叠加原理； (3) 信号通过信道需要一定的迟延时间； (4) 信道对信号有损耗(固定损耗或时变损耗)； (5) 即使没有信号输入， 在信道的输出端仍可能有一定的功率输出(噪声)。 图 2-2 调制信道模型 对于二对端的信道模型来说，它的输入和输出之间的关系式可表示成 式中， ei(t)——输入的已调信号； eo(t)