《信道与噪声》课件.pptVIP

*****************课程简介深入学习通信原理本课程深入介绍通信领域中信道和噪声的基本概念、特性和影响。掌握抗噪声设计方法学习各种抗噪声技术，如滤波、编码、调制和扩频，提高通信系统的可靠性。理论与实践相结合课程内容结合实际应用场景，帮助学生理解理论知识，并掌握解决实际问题的技能。信道与信号信道是指信号传输的媒介，例如电缆、光纤、无线电波等。信号是通过信道传递的信息，可以是声音、图像、数据等。信号与噪声的基本概念信号信号是信息的载体，它包含了我们想要传递的信息。例如，声音信号、图像信号、数字信号等等。噪声噪声是干扰信号的一种，它会影响信号的质量，导致信息失真。噪声可以来自各种来源，例如电子器件的热噪声、外部干扰、人为干扰等等。信号与噪声的数学描述信号噪声使用数学函数表示，描述信号的变化规律通常用随机过程表示，无法确定其具体值可以通过傅里叶变换分析信号的频率成分使用概率分布和统计特性描述噪声的随机性数学模型可用于分析信号与噪声的特性，并设计相应的处理方法。噪声的类型与特性11.高斯白噪声功率谱密度均匀分布，在所有频率上都具有相同的能量。22.色噪声功率谱密度不均匀分布，在某些频率上能量较高。33.脉冲噪声由突发的短暂信号构成，对信号造成瞬间的干扰。44.量化噪声由于信号在数字化的过程中被截断而产生的误差。高斯白噪声高斯白噪声是一种理想化的噪声模型，在信号处理领域应用广泛。它服从高斯分布，功率谱密度在整个频谱范围内均匀分布。现实中的噪声通常并非完全白噪声，但高斯白噪声模型能很好地近似现实噪声，便于分析与设计抗噪声系统。色噪声与白噪声不同，色噪声在不同频率上的功率分布不均匀。例如，粉红噪声的功率谱密度与频率成反比，这使得它在低频部分拥有更大的能量。色噪声在自然界中很常见，例如风声、雨声和海浪声。在音频处理中，色噪声可以用作特殊效果，或用于模拟自然环境。脉冲噪声脉冲噪声是一种常见的噪声类型，通常由短时间、高强度的信号干扰引起。脉冲噪声通常表现为信号中的尖峰或突变，对信号质量造成负面影响。脉冲噪声的产生原因很多，例如电磁干扰、设备故障、信号传输过程中的突发事件等。在实际应用中，需要采取相应的措施来抑制脉冲噪声，以提高信号质量。信噪比的概念定义信噪比(SNR)是指信号功率与噪声功率之比，用dB表示。重要性SNR越高，表示信号越强，噪声越弱，接收机更容易区分信号，传输质量越高。影响因素信噪比受多种因素影响，包括发射功率、天线增益、信道噪声、干扰等。信噪比的计算信噪比(SNR)是信号功率与噪声功率的比值，通常用分贝(dB)表示。SNR的计算公式为：SNR=10log10(信号功率/噪声功率)。20dB良好高质量音频或视频传输。10dB一般可接受的音频或视频质量。0dB差信号被噪声淹没，无法正常接收。带宽与信噪比带宽与信噪比之间存在密切的关系。信号带宽越宽，可以传输的信息量越多，但同时也会导致噪声功率的增加，降低信噪比。1信噪比衡量信号强度和噪声强度之间的比值2带宽信号传输的频率范围3关系带宽越大，信噪比越低信号与噪声的功率谱密度信号功率谱密度噪声功率谱密度功率谱密度是信号或噪声在不同频率上的能量分布。信号的功率谱密度越高，说明该频率上的信号能量越强。噪声的功率谱密度越高，说明该频率上的噪声能量越强。功率谱密度可以帮助我们了解信号和噪声的特性，并为信号处理和噪声抑制提供指导。例如，我们可以根据功率谱密度来设计滤波器，以消除或抑制特定频率的噪声。带通信道与基带信道带通信道带通信道主要用于传输经过调制的信号，例如无线电波或微波。基带信道基带信道用于传输未经调制的原始信号，例如数字信号或音频信号。带通信道的噪声特性带宽带宽限制噪声频率范围。带宽越窄，噪声影响越小。衰减信号在传输过程中衰减，噪声相对增强。干扰来自其他信号或设备的干扰会叠加到信号上。基带信道的噪声特性1热噪声热噪声是由导体中电子的热运动产生的，它是一种与温度相关的随机噪声。2散粒噪声散粒噪声是由电子流中的随机波动引起的，它是一种与电流大小相关的噪声。3闪烁噪声闪烁噪声是一种低频噪声，它是由半导体器件中载流子的不规则运动引起的。4干扰噪声干扰噪声是由外部设备产生的电磁干扰，例如电源线或无线电波。信号功率与噪声功率信号功率噪声功率表示信号强度表示噪声强度反映信号能量反映噪声能量单位为瓦特(W)单位为瓦特(W)影响信号质量影响信号接收效果量化噪声对信号的影响量化噪声是模拟信号转换为数字信号过