ct2-2信道噪声信息论.pptVIP

2.4 信道与噪声 调制信道和编码信道 调制信道模型 加性噪声信道模型 带有加性噪声的线性滤波器信道 二进制编码信道模型(例如BSC) 多进制无记忆编码信道模型。 3 恒参信道及其传输特性 二频制或四频制频率配置方式 中继卫星信道示意图 理想信道的幅频特性、 相频特性和群迟延-频率特性 典型音频电话信道的幅度衰减特性 4 随参信道特性 移动信道中自由空间传播损耗 移动信道的传播路径 多径形式示意图 (a) 一次反射和两次反射； (b) 反射区高度不同； (c) 寻常波与非寻常波； (d) 漫射现象 移动信道的传播路径 信道幅频特性 4 分集接收技术(Diversity reception technology) 选择式合并原理图 等增益合并、 最大比值合并原理 三种分集合并的性能比较 白噪声的功率谱和自相关函数图 噪声与干扰对信号影响分类 加性：AWGN （Eb/N0，S/N） 乘性：衰落（大尺度EIRP） 卷积：多径效应，Rayleigh与Ricean（小尺度），频率选择性衰落 影响： 信号的码间串扰与信道容量 信号的检测与判决 加性噪声(Added noise) 2.5 信息及其度量 信息量的单位 比特（bit——binary unit）： 奈特（nat——nature unit）: 哈特（Hart——Hartley）： 在信息论中为书写方便，通常以log代表log2 [例]：求离散信源的自信息量。 一次掷两个色子，作为一个离散信源，求下列事件产生后提供的信息量。 a.仅有一个为3； b.至少有一个为4； c.两个之和为偶数； 解：一个色子有6个符号，两个色子的总数（信源符号数）为36。 a. 事件样本数=5×2=10（另外一个不能为3） b. 事件样本数=5×2+1=11（加上一个双4） c. 事件样本数=9×2=18 则：p(a)=10/36=5/18; p(b)=11/36; p(c)=18/36=1/2; I(a)=log(18/5)=1.848 (bit); I(b)=log(36/11)=1.7105 (bit); I(c)=log2=1 (bit); 2.平均信息量 信道容量的概念(Channel capacity) [例]设电话信号的信息速率为5.6×104bit/s，在一个噪声功率谱密度为N0=5×10-6mW/Hz，频带为F，限输入功率为P的高斯信道中传送，若F=4KHz，问无差错传输所需的最小功率是多少？若F趋于无穷，则P是多少瓦？ 解：根据Shannon公式, 平均功率受限的高斯信道，信道容量为： （1）P＝0.32766 W. （2）当W→∞时， 则P＝0.1944 W 2.离散信道的信道容量。 平均交互信息量I(X,Y)是信道{X, P(Y/X), Y}输出一个符号传输的信息量，当符号速率为n符号/秒时，其熵速率为： R=n·I(X,Y)=n·[H(X)-H(X/Y)] =n[H(Y)-H(Y/X)] bit/s 信道容量是在给定信道条件下（即一定的信道转移概率），对于所有可能的信源先验概率的最大熵速率。它表示为： 起伏噪声通常被认为是近似高斯白噪声。 双边功率谱密度 自相关函数 如果线性网络具有窄带特性，则输出噪声为窄带噪声。 带通型噪声的功能谱密度 带通性噪声的等效带宽 1.信息量 信号是消息的载体，而信息是其内涵。任何信源产生的输出都是随机的，信息含量就是对消息中这种不确定性的度量，是用统计方法来定性的。消息中包含的信息量与消息发生的概率密切相关。消息出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。 假设P(x)是一个消息发生的概率，I是从该消息获悉的信息，根据上面的认知， 显然I与P(x)之间的关系反映为如下规律：  （1） 信息量是概率的函数， 即  I=f［P(x)］  （2） P(x)越小， I越大； 反之， I越小， 且  P(x)→1时， I→0 P(x)→0时， I→∞  （3） 若干个互相独立事件构成的消息， 所含信息量等于各独立事件信息量之和，也就是说，信息具有相加性， 即  综上所述，信息量I与消息出现的概率P(x)之间的关系应为 信息量的单位与对数底数a有关。a=2时，信息量的单位为比特(bit)；目前广泛使用的单位为比特。  [例] 设二进制离散信源， 以相等的概率发送数字0或1，则信