《通信原理与通信技术3版第1章.ppt

*信道容量：单位时间内信道上所能传输的最大信息量。香农定理：对于一个给定的有扰信道，如果信息源的信息发出速率小于或等于信道容量，即R≤C，则理论上存在一种方法可使信息以任意小的差错概率通过该信道传输。反之，若R＞C，该信道将无法正确传递该信息。香农公式香农公式：在一个实际信道中，除了被传输的有用信号之外，不可避免地混有各种干扰信号，并且信道带宽也是有限的。因此，信道容量会受噪声和带宽的制约。香农公式给出了信道带宽、信道容量和白色高斯噪声干扰信号之间的关系：第1章通信与通信系统的基本概念*式中,C为信道容量(单位为bit/s或b/s)，B为信道带宽(Hz)，S是信号功率，N是噪声功率。第1章通信与通信系统的基本概念(1.7-6)*从香农公式中我们可得出以下结论：一个给定信道的信道容量受B、S、n0“三要素”的约束。信道容量随“三要素”的确定而确定。提高信噪比(信号功率与噪声功率之比)可提高信道容量。一个给定信道的信道容量既可以通过增加信道带宽减少信号发射功率也可通过减少信道带宽增加信号发射功率来保证。也就是说，信道容量可通过带宽与信噪比的互换而保持不变。虽然C与B成正比关系，但B→∞时，C却不能随之趋于无穷大。第1章通信与通信系统的基本概念*信道容量就是信道允许的最大比特率。在信噪比一定的前提下，信道容量主要由信道通频带的宽度决定。信道带宽与信道容量的关系结论：信息(数据)传输速率越高，基频f的值就越大，则信道所能通过的谐波数就会越少，信号失真就大，直到信号无法被正确识别。第1章通信与通信系统的基本概念*奈奎斯特定理无噪声信道最大传输速率为C=2BlbV(b/s)式中，B表示信道带宽；V是信号有效状态的个数。香农定理有扰信道的最大信息传输速率(即信道容量)是有限的，信道容量受信道带宽和信道信噪比的制约，只要给定了信道信噪比和带带宽，则信道的最大信息传输速率就确定了，并且该容量与信号取的离散值个数无关，无论用什么调制方式都无法改变。第1章通信与通信系统的基本概念(1.7-8)*表1-3信息速率与通过谐波次数的关系第1章通信与通信系统的基本概念*第1章通信与通信系统的基本概念*物理信道：信号经过的通信设备和传输介质，强调信道的物质存在性(与广义信道强调的内容不同)；逻辑信道：在一个物理信道中通过各种复用技术为传输多路信号而划分出来的各路信号通道。1.8多路复用的基本概念多路复用：在同一个物理信道(如一个无线电频段、一个无线电频率、一对线缆、一条光纤等)中利用特殊技术传输多路信号，即在一条物理信道内产生多个逻辑信道，每个逻辑信道传送一路信号，其示意图如图1-16。第1章通信与通信系统的基本概念*第1章通信与通信系统的基本概念*目前常用的复用技术主要有：频分复用技术、时分复用技术、空分复用技术、码分复用技术、波分复用技术。频分复用(FDM)：在一个具有较宽通频带的物理信道中，通过调制技术将多路频谱重叠的信号分别调制到不同的频带上使得它们的频谱不再重叠(并保证都处在信道的通频带内)。特点，各路信号在时间上相互重叠，而在频率上各占其位互不干扰。它要求信道具有较宽的通频带以保证容纳多路信号的频谱。时分复用(TDM)：在一个物理信道中，根据抽样定理通过脉冲调制等技术将多路频谱重叠的信号分时在信道中传输。特点，各路信号(调制后)传输时在时间上相互不重叠，而在频率上频谱重叠，任意时刻信道上只有一路信号，各路信号按规定的时间定时传送。第1章通信与通信系统的基本概念*空分复用(SDM)：利用空间位置的不同，划分出多路信道进行通信的复用方式。码分复用(CDM)：利用一种特殊的调制技术将多路时间重叠、频谱重叠的信号变为传输码型不同的信号在信道中传输的一种方式。特点，多路信号无论在时间上还是频谱上都重叠，但它们的码型不一样。波分复用(WDM)是光通信中的复用技术，其原理与频分复用类似。第1章通信与通信系统的基本概念*第1章通信与通信系统的基本概念*评价通信系统性能的主要指标：有效性：反映信息传输的速率问题。可靠性：代表信息传输的质量（准确程度）问题。1.9通信系统的性能评价模拟通信系统有效性常用系统的传输频带宽度来衡量，而可靠性则用接收