1、第1、4章信道、4.0信道的定義和分類、4.1無線信道、4.2有線信道、4.3信道數(shù)學模型、4.4信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊憽?.5信道中的噪聲、4.6信道容量、歸納思考問題、2、噪聲通訊中的噪聲和有用的信息沒有有用的信息的信號是噪音。 對于有用的信號，噪聲在一些情況下是有用的信號，并且在其它情況下可能是噪聲。 4.5通道噪聲，3，1，噪聲分類，人為噪聲：人為噪聲是人的各種活動，人為因素造成的噪聲，如電焊放電，車輛或各種機械設備運行時產(chǎn)生的電磁波與電源波動，特別是為某目的而特別設置的干擾作用源(如電子對抗)。 噪聲也稱為加性噪聲。 1、噪聲來源：人為噪聲和自然噪聲，4、自然段存在的各種電磁波

2、輻射(如雷電、閃電擊、大氣中的電風暴和各種宇宙噪聲等)熱噪聲：來自所有抗逆性零配件中的電子熱運動。 頻率范圍：均勻分布在約0 1012 Hz。 熱噪聲電壓有效值：式中，k=1.38 10-23(J/K) T熱力學溫度(K) R電阻值()； b頻寬(Hz )。 性質：高斯合十禮噪聲。 自然噪聲：5，脈沖噪聲脈沖噪聲是突發(fā)寬度大持續(xù)時間短的離散脈沖。 特點：其突發(fā)脈沖寬度大，但持續(xù)時間短，相鄰突發(fā)脈沖之間多有長安靜時間段。 頻譜：具有寬的頻譜(從非常低的頻率到高的頻率)，但頻率越高，頻譜強度越小。 來源：機電交換機和各種電氣干擾作用、雷電干擾作用、電火花干擾作用、電力線感應等。 2 .噪聲性質常見

3、的隨機噪聲可分為脈沖噪聲、窄帶噪聲和起伏噪聲。 窄帶噪聲來自相鄰站和其他電子設備，并且可以檢測其頻譜和頻率位置是否是已知的。 可以看作是不需要的連續(xù)的正弦波。 起伏噪聲是以熱噪聲、電子管內產(chǎn)生的散彈噪聲及宇宙噪聲為代表的噪聲。 這些個噪聲的特征在于無論在時域內還是在頻率域內都非常普遍存在并免不得。 7、在上述許多噪聲中，起伏噪聲作為加性噪聲的典型代表。 其主要特征是與時域、頻率域一起普遍存在和免不得。 如果隨后要分析系統(tǒng)的抗噪性能，那么施加到信道上的噪聲將是波紋噪聲。 波紋噪聲，1，熱噪聲是電阻之類的導體中自由電子的布朗運動引起的噪聲，8，散射噪聲是真空電子管和半導體dep中的電子發(fā)射的不均勻

4、性引起的。 在預定的溫度下，由發(fā)射電子形成的電流不是恒定的，而是以平均值變動的，總電流是高斯隨機過程。 2、散彈噪聲9、3、宇宙噪聲宇宙噪聲是指天體輻射波在接收機上形成的噪聲。 在整個空間的分布不均勻，最強的來自銀河系的中部，其強度與季節(jié)、頻率等因素有關。 已經(jīng)證明宇宙噪聲的統(tǒng)一修正特性符合高斯分布律，在一般的工作頻率范圍內也具有平平整整的功率譜密度。 10、概率論極限中心定理：相互獨立的均勻微隨機變量的總和趨向于服從高斯分布。 對于隨機過程也是如此。 散彈噪聲、熱噪聲、宇宙噪聲都可以認為是高斯噪聲，在相當寬的頻率范圍內具有平平整整的功率譜密度。 由于噪聲在整個頻率范圍內具有平平整整的功率譜密

5、度被稱為光合十禮噪聲，因此，這些個的三種波紋噪聲通常近似表示為高斯合十禮噪聲。 11、大規(guī)模觀測顯示，高斯噪聲總是存在于任何通道中。 電信系統(tǒng)模型中的噪聲源是分散在電信系統(tǒng)各處的噪聲的集中表示。為了簡化解析問題，將起伏噪聲一律定義為高斯白噪聲。 12、窄帶噪聲起伏噪聲本身是頻譜較寬的噪聲，在通過電信系統(tǒng)時改變頻譜特性。 一個電信系統(tǒng)的線性部分可以描述為線性網(wǎng)絡，其通常具有樂隊路徑特性。 當寬帶起伏噪聲通過樂隊路徑特性網(wǎng)絡時，輸出噪聲變成樂隊路徑型噪聲。 如果線性網(wǎng)絡具有窄帶特性，輸出噪聲將是窄帶噪聲。 二、窄帶高斯噪聲、十三、窄帶高斯噪聲輸入噪聲是高斯噪聲，而輸出噪聲是樂隊通路型(或窄帶)高斯

6、噪聲。 在考慮調制解調的問題的情況下，解調器的輸入側噪聲通?？梢员硎緸檎瓗Ц咚乖肼暋?窄帶高斯噪聲功率系統(tǒng)中的Pn(f )雙邊噪聲功率譜密度、14、樂隊通路噪聲的頻譜具有恒定的寬度，而噪聲的帶寬可以以不同的定義來描述。 為了便于噪聲功率的分析，多用噪聲等效帶寬來記述。 當將樂隊路徑噪聲的功率譜密度設定為Pn(f )時，如果按照等效帶寬、即Pn(f )、15等噪聲等效帶寬的物理概念：等效帶寬形成矩形濾波器特性，那么通過該特性濾波器的噪聲功率等于通過實際濾波器的噪聲功率。 如以下敘述的那樣，認為窄帶噪聲的功率譜密度在帶寬Bn內是一定的。Pn(f )、16、4.6信道容量的概念、信道容量：表示信道可

7、傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾?信道內的信息可無錯誤地傳輸?shù)淖畲笏俾?。 4.6.1離散信道容量的兩個不同測量單位：能夠在可發(fā)送到每個c象征符的熵最大值Ct單位時間(秒)內發(fā)送的熵最大值之間進行交換，17，1，校正離散信道容量的信道模型，發(fā)送象征符： x1，x2， 從接受P(yj)=的概率，J1，2，m P(yj/xi)=躍遷幾率，即，在發(fā)送xi的條件下接受yj的條件概率，18，信息量的概念來看，發(fā)送xi時接受yj得到的信息量， 在已知與發(fā)送xi之前的接收方相等的xi發(fā)送時接收yj而得到的信息量=-log2P(xi) - -log2P(xi /yj )，校正在接收2.1象征符時得到的熵量，19 .對所

8、有的xi和yj取統(tǒng)一校正平均，接收1象征符從以上公式可以理解，接收一個象征符的熵僅僅是H(x) H(x/y )，發(fā)送象征符的信息量原來是H(x )，至少一部分H(x/y )是由于傳輸差錯率而引起的丟失。 可從此圖看出，二進制資源(21、3 )的熵在1/2時達到最大值。 此時兩個符號的出現(xiàn)概率相等，其不確定性最大。 如果發(fā)送“1”的概率P(1)=的話，則發(fā)送“0”的概率P(0) 1-。 如從0改變到1，可以指出信道源的熵h ()為正、負、正22，信道模型發(fā)射象征符與接收象征符具有對應關系。 此時的P(xi /yj)=0； H(x/y)=0。 平均信息量/符號H(x) H(x/y )是在沒有噪聲的

9、條件下通過接收一個符號而獲得的平均信息量H(x )。 在有噪聲的條件下，從一個象征符獲得的熵是H(x)H(x/y )。 4 .無噪聲的信道、23、5和容量c的定義每個象征符傳輸?shù)撵嘏c源發(fā)送象征符概率P(x )相關，為P(x )確定的最大值被定義為信道容量： (bit/象征符) (4.6-4 )，其中C=0，即，信道容量為0。二十四， 設r的最大值，即用于獲得容量Ct的表達式： (b/s )每單位時間的信道傳輸?shù)南笳鞣麛?shù)為r (象征符/s )，則當表達式中的每r單位時間的信道輸出相加性高斯噪聲功率為N (W )時，要由信道每秒傳輸?shù)撵貫閞、6，并且容量Ct的定義對于1香農(nóng)方案，bits/s和26

10、，香農(nóng)方案能夠找到一種實現(xiàn)無錯誤傳輸?shù)姆椒ǎ渲性诮o出信號和信道相加性高斯合十禮噪聲的平均功率的時間節(jié)點中，在具有恒定帶寬的信道上的傳輸速率低于信道容量(27 )當信號功率s增大時可增加信道容量，而當信號功率變?yōu)闊o限大時，信道容量也變?yōu)闊o限大，即，(2)可從香農(nóng)方程得到以下結論的3360、28 )減小噪聲功率n (或減小噪聲功率頻譜密度n0 ) 在信道容量有增大的信道帶寬b趨向于無限大的情況下，信道容量的界限值是30，香農(nóng)方式表示電信系統(tǒng)可達到的界限信息傳輸速度。 通常，實現(xiàn)上述極限信息率的電信系統(tǒng)稱作理想電信系統(tǒng)(R=C )。 香農(nóng)式只是證明了理想電信系統(tǒng)的“存在性”，并沒有指出該電信系統(tǒng)的

11、實現(xiàn)方法。 因此，實現(xiàn)理想的電信系統(tǒng)需要努力。 以上討論都是以信道噪聲為高斯霍合十禮噪聲為前提進行的，對于其他類型的噪聲需要修正香農(nóng)公式。站31、站2、香農(nóng)方案的應用可對于恒定信道容量c在信道帶寬b、信號噪聲電功率比S/N和傳輸時間三者之間進行相互變換。 增加信道帶寬可減少對信號噪聲電功率比的要求，反之亦然。 與傳輸時間的減少相應地，信號的噪聲電功率比固定并且隨后增加信道帶寬。 如果給出信道容量c，并且兼容之前的帶寬和信號噪聲電功率比分別是B1和S1/N1，兼容之后的帶寬和信號噪聲電功率比分別是B2和S2/N2，則大多會給出信道的噪聲單邊功率譜密度n0 在交換之前，對于3kHz頻帶的情況，信息傳輸速度為104 b/s，并且要求信噪比S1/N19倍。 若更換帶寬，則更換后的信道帶寬B2=10kHz。 此時，Rs仍為104 b/s，所需的信噪比為S2/N2=1倍。 34、該信噪比與帶寬的兼容性在通訊工程中發(fā)揮了很大作用。 例如，在宇宙飛船和地面之間的通訊中，由于不能增加宇宙飛船上的發(fā)送功率，所以代替降低信噪