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乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。——《孟子》

第三章信道与噪声

通信原理电子教案

第3章信道与噪声

学习目标：

信道的数学描述方法；

恒参信道/随参信道及其传输特性；

加性高斯白噪声；

信道容量的概念。

重点难点：调制信道模型；编码信道模型；恒参信道对信号传输

的影响；加性高斯白噪声；Shannon信道容量公式。随参信道对信号

传输的影响；起伏噪声；噪声等效带宽；连续信道的信道容量“三要

素”。随参信道特性的改善。

课外作业：3-5，3-11，3-16，3-19，3-20

本章共分4讲

《通信原理》第九讲

知识要点：信道等义、广义信道、狭义信道，调制信道和编码信

道。

§3.1信道定义与数学模型

1、信道定义

信道是指以传输媒质为基础的信号通道。信道即允许信号通过，

又使信号受到限制和损害。

研究信道的目的：建立传播预测模型；为实现信道仿真器提供基

础。

狭义信道仅指信号的传输媒质，这种信道称为狭义信道；广义信

道不仅是传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装置，这种信道

称为广义信道。狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无

线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。

广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道、编码信道等。

图3-1调制信道和编码信道

乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。——《孟子》

2、信道的数学模型

信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性，它对通信系统的

分析和设计是十分方便的。下面我们简要描述调制信道和编码信道这

两种广义信道的数学模型。

1.调制信道模型

图3-2调制信道模型

二端口的调制信道模型其输出与输入的关系有

一般情况下，可表示为信道单位冲击响应与输入信号的卷积，即

或

其中，依赖于信道特性。对于信号来说，可看成是乘性干扰，而

为加性干扰。

在实际使用的物理信道中，根据信道传输函数的时变特性的不同

可以分为两大类：

一类是基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化

极为缓慢的，这类信道称为恒定参量信道，简称恒参信道；

另一类信道是传输函数随时间随机快变化，这类信道称为随机参

量信道，简称随参信道。

在常用物理信道中，的特性有三种典型形式。

是常数，或在信号频带范围之内是常数，即

在信号频带范围之内不是常数，但不随时间变化，即

。

在信号频带范围之内不是常数，且随时间变化，即

，

2.编码信道模型

编码信道是一种数字信道或离散信道。编码信道输入是离散的时

间信号，输出也是离散的时间信号，对信号的影响则是将输入数字序

列变成另一种输出数字序列。由于信道噪声或其他因素的影响，将导

致输出数字序列发生错误，因此输入、输出数字序列之间的关系可以

用一组转移概率来表征。

图3-3二进制编码信道模型