《信道和噪声》PPT课件

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1、第二章信道和噪声2.1    信道的定义和数学模型2.2     恒参信道特性及其对信号传输的影响2.3     随参信道特性及其对信号传输的影响2.4     信道的加性噪声2.5     随机信号分析2.6     随机过程通过线性系统2.7     信道容量及香农公式1本章教学目的：了解各种实际信道、信道的数学模型和信道容量的概念。说明：信道是通信系统必不可少的组成部分。它与发送设备、接收设备一起组成通信系统。没有信道，通信就无法进行；信道的好坏直接影响通信的质量。因此，有必要研究信道，根据信道的特点，正确地选用信道，合理地设计收发信设备，使通信系统达到最佳。2

2、2.1 信道的定义和数学模型信道的定义：具体而言，由有线或无线线路提供的信号通路；抽象而言，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又对信号以限制和损害。信道的分类：狭义信道（传输介质）；广义信道（调制信道和编码信道；是一种扩大范围的信道。不仅包括传输介质，还包括通信系统的一些转换设备。主要讨论）3狭义信道是发送设备和接受设备之间用以传输信号的传输介质（媒介，媒质）。狭义信道是直观的，习惯于把它按传输介质是否是导线分为有线信道和无线信道两大类。广义信道：通常可分成两种，调制信道和编码信道。将传输介质和各种信号形式的转换、耦合等设备都归纳在一起，凡信号经过的一切通道统称

3、为广义信道。2.1 信道的定义和数学模型4例如狭义信道★有线信道明线双绞线对称电缆同轴电缆光导纤维波导★无线信道超短波及微波接力卫星通信光波视距传播中长波地表面波传播短波电离层反射超短波及微波对流层散射超短波超视距绕射5调制信道模型调制信道对信号的影响是由信道的特性及外界干扰造成的，可以用一个二对端（或多对端）的时变线性网络来表示，即只需关心调制信道输出信号与输入信号之间的关系。调制信道模型时变线性网络ei(t)eo(t)时变线性网络……ei1(t)ei2(t)eim(t)eo1(t)eo2(t)e0n(t)(m对输入)(n对输出)6调制信道

4、模型对于二对端的信道模型来说，其输出与输入之间的关系式可表示成：将上式进一步简化可以写成：这样信道对信号的影响可归纳为两点：一是乘性干扰k(t)，二是加性干扰n(t)。不同特性的信道，仅反映信道模型有不同的k(t)及n(t)。根据信道中k(t)的特性不同，可以将信道分为：恒参信道和变参信道。7调制信道具有的特性：（1）有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；（2）在输入信号的动态范围内，信道是线性的，即满足叠加性和齐次性；（3）信号在信道中传输时均被衰减和时延，具有随频率变化的振幅频率特性和相位频率特性；（4）即使信道输入端无信号输入，在输出端仍有一定的功率输出

5、。这是因为信道内存在着各种噪声。8编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，因此编码信道可以用数字的转移概率来描述。输入、输出都是数字信号，因而，是一种数字信道或离散信道；它关心的是误码率而不是信号失真情况，但误码是由调制信道造成的，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。当输入序列数目与输出序列数目相等时，称为对称信道；当每个输出符号只取决于当前的输入符号，而与前后其他的输入符号无关时，这种信道又称为无记忆信道；记忆信道是码元发生错误前后是有联系的。编码信道的数学模型9离散无记忆信道的转移概率一般情况下，发送符号集X={xi}，i=1，2，…,L，有

6、L种符号；接受符号集Y={yj}，j=1，2，…，M，有M种符号。离散无记忆信道的转移概率用下列矩阵表示：P(y1/x1)p(y2/x1)…p(yM/x1)P(y1/x2)p(y2/x2)…p(yM/x2)………P(y1/xL)p(y2/xL)…p(yM/xL)P(yj/xi)=模型中，把称为信道转移概率。以为例，其含义是“经信道传输，把x转移为y的概率”。10二进制无记忆编码信道0011P(0/0)P(1/1)P(0/1)P(1/0)其中，P(0/0)、p(1/1)，是正确转移概率，p(1/0)、p(0/1)是错误转移概率。p(1/0)又称为

7、虚报概率，p(0/1)又称为漏报概率。由概率的性质知：p(0/0)=1-p(1/0)p(1/1)=1-p(0/1)转移概率矩阵：p(0/0)p(1/0)p(0/1)p(1/1)p(yj/xi)=11四进制无记忆编码信道0012312312对称信道当信道转移概率矩阵中的各行和各列分别具有相同集合的元素时，这类信道称为对称信道。如：转移概率矩阵：输出的总的错误概率：pe=p(0)×p(1/0)+p(1)×p(0/1)二进制无记忆对称信道p(yj/xi)=p(0/0)p(1/0)p(0/1)p(1/1)13信道分类表调制信道编码信道有线信道无线信道