第2章 信道與噪聲

1、第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-71復(fù)習(xí)與小結(jié)1. 對(duì)于模擬通信來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的有效性和可靠性具體可用（ ）和（ ）來(lái)衡量。對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的可靠性和有效性具體可用（ ）和（ ）來(lái)衡量。2.平均信息量：3.傳碼率與傳信率的關(guān)系：符號(hào)bitxPxPxPxPxPxPxPxPIniiinn122222121)(log)()(log)()(log)()(log)(NRRBb2log22222logBBbRRR第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-72 4. 碼元速率不變，二進(jìn)制信息速率與多進(jìn)制信息速率之間的關(guān)系： 系統(tǒng)信息速率不變，多

2、進(jìn)制碼元速率與二進(jìn)制碼元速率之間的關(guān)系： 5. 誤碼率 ： 6.誤信率 ：22222bBBNbNRNNRNRRlogloglogBNbNbBRNRRR222logeP系統(tǒng)傳輸?shù)目偞a元數(shù)接收的錯(cuò)誤碼元數(shù)eP系統(tǒng)傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)數(shù)系統(tǒng)傳輸中出錯(cuò)的比特ebPebP第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-73第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲 2.1 2.1 信道的基本概念信道的基本概念 2.2 2.2 恒參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響恒參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響 2.3 2.3 隨參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響隨參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響 2.4 2.4 信道的加性噪聲信道的加性噪

3、聲 2.5 2.5 通信中的常見(jiàn)噪聲通信中的常見(jiàn)噪聲 2.6 2.6 信道容量的概念信道容量的概念 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-742.1 2.1 信道的基本概念信道的基本概念2.1.1 2.1.1 信道的定義信道的定義 信道，通俗地說(shuō)，是指以傳輸媒質(zhì)為信道，通俗地說(shuō)，是指以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通路。具體地說(shuō)，信道是指由基礎(chǔ)的信號(hào)通路。具體地說(shuō)，信道是指由有線或無(wú)線電線路提供的信號(hào)通路。信道有線或無(wú)線電線路提供的信號(hào)通路。信道的作用是的作用是傳輸信號(hào)傳輸信號(hào)，它提供一段頻帶讓信，它提供一段頻帶讓信號(hào)通過(guò)，同時(shí)又給信號(hào)加以號(hào)通過(guò)，同時(shí)又給信號(hào)加以限制和損害限

4、制和損害。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-752.1.2 2.1.2 信道的分類信道的分類 信道可大體分成：信道可大體分成：狹義狹義信道和信道和廣義廣義信道。信道。 1. 1. 狹義信道狹義信道 狹義信道是指在發(fā)端設(shè)備和收端設(shè)備中間狹義信道是指在發(fā)端設(shè)備和收端設(shè)備中間的傳輸媒介，它包括的傳輸媒介，它包括有線信道有線信道和和無(wú)線信道無(wú)線信道。 2. 2. 廣義信道廣義信道 廣義信道通常也可分成兩種，廣義信道通常也可分成兩種，調(diào)制信道調(diào)制信道和和編碼信道編碼信道。 6 o 調(diào)制信道與編碼信道編碼器輸出調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器解調(diào)器解調(diào)器輸出調(diào)制信道編碼信道調(diào)制

5、器中含發(fā)濾波器，解調(diào)器中含收濾波器 收、發(fā)轉(zhuǎn)換器：放大，頻率變換等功能圖 調(diào)制信道與編碼信道第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-772.1.3 2.1.3 信道的數(shù)學(xué)模型信道的數(shù)學(xué)模型 1.1.調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型 調(diào)制信道的范圍是從調(diào)制器輸出端到解調(diào)制信道的范圍是從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端。通常它具有如下性質(zhì)：調(diào)器輸入端。通常它具有如下性質(zhì)： （1 1）有一對(duì)）有一對(duì)( (或多對(duì)或多對(duì)) )輸入端和一對(duì)輸入端和一對(duì)( (或多或多對(duì)對(duì)) )輸出端；輸出端； （2 2）絕大部分信道都是線性的，即滿足）絕大部分信道都是線性的，即滿足疊加原理；疊加原理；第第2 2

6、章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-78 （3 3）信號(hào)通過(guò)信道會(huì)出現(xiàn)遲延時(shí)間；）信號(hào)通過(guò)信道會(huì)出現(xiàn)遲延時(shí)間； （4 4）信道對(duì)信號(hào)有損耗它包括固定損耗或）信道對(duì)信號(hào)有損耗它包括固定損耗或時(shí)變損耗；時(shí)變損耗； （5 5）即使沒(méi)有信號(hào)輸入，在信道的輸出端）即使沒(méi)有信號(hào)輸入，在信道的輸出端仍可能有一定的功率輸出（噪聲）。仍可能有一定的功率輸出（噪聲）。 時(shí) 變 線性 網(wǎng) 絡(luò)時(shí) 變線 性網(wǎng) 絡(luò)ei( t ) e0( t )ei 1( t ) e0 1( t )ei 2( t ) e0 2( t )ei m( t ) e0 m( t ). . .( a ) ( b )圖 2 - 2

7、 調(diào) 制 信 道 模 型第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-79 對(duì)于二對(duì)端的信道模型來(lái)說(shuō)，其輸出與對(duì)于二對(duì)端的信道模型來(lái)說(shuō)，其輸出與輸入之間的關(guān)系式可表示成：輸入之間的關(guān)系式可表示成：將上式進(jìn)一步簡(jiǎn)化可以寫(xiě)成：將上式進(jìn)一步簡(jiǎn)化可以寫(xiě)成： 這樣信道對(duì)信號(hào)的影響可歸納為兩點(diǎn)：這樣信道對(duì)信號(hào)的影響可歸納為兩點(diǎn)：一是一是乘性干擾乘性干擾k k( (t t) )，二是，二是加性干擾加性干擾n n( (t t) )。不同特性的信道，僅反映信道模型有不同的不同特性的信道，僅反映信道模型有不同的k k( (t t) )及及n n( (t t) )。 )()()(0tntefte

8、i)()()()(0tntetktei第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-710 根據(jù)信道中根據(jù)信道中k k( (t t) )的特性不同，可以將信的特性不同，可以將信道分為：道分為：恒參信道恒參信道和和隨參信道隨參信道。 2. 2. 編碼信道模型編碼信道模型 從編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有從編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有轉(zhuǎn)換器及傳輸媒質(zhì)可用一個(gè)完成數(shù)字序列變轉(zhuǎn)換器及傳輸媒質(zhì)可用一個(gè)完成數(shù)字序列變換的方框加以概括，此方框稱為編碼信道。換的方框加以概括，此方框稱為編碼信道。 編碼信道的模型可用數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)移概編碼信道的模型可用數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)移概率來(lái)描述。率來(lái)描述。

9、 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-711 模型中，把模型中，把 、 、 、 稱為信道轉(zhuǎn)移概率。以稱為信道轉(zhuǎn)移概率。以 為例，其含義為例，其含義是是“經(jīng)信道傳輸，把經(jīng)信道傳輸，把0 0轉(zhuǎn)移為轉(zhuǎn)移為1 1的概率的概率”。 0 01 12 23 30 01 1圖2-3 二進(jìn)制編碼信道模型圖2-4 四進(jìn)制編碼信道模型P(0/0)P(1/0)P(0/1)P(1/1)0/0(P)0/1 (P) 10( /P) 11 ( /P)0/1 (P12 o 明線w 最早發(fā)展和使用的傳輸介質(zhì)。它是由電線桿支持，架設(shè)在地面的平行而相互絕緣裸線線路，其導(dǎo)線采用鋼、鋁或銅線，線徑為3-4m

10、m。w 明線易受氣候影響和外界電磁擾的影響，通信質(zhì)量不穩(wěn)定，且衰耗大，容量小。w 它的優(yōu)點(diǎn)是敷設(shè)技術(shù)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理13明線14 o 雙絞線w 雙絞線由絞合在一起的一對(duì)導(dǎo)線組成，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 雙絞線的主要缺點(diǎn)是不適于遠(yuǎn)距離傳輸。w許多對(duì)位于同一保護(hù)套內(nèi)相互絕緣的雙絞線可以構(gòu)成對(duì)稱電纜。w 對(duì)稱電纜的傳輸損耗比明線大得多，但其傳輸特性比較穩(wěn)定。第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理15對(duì)稱電纜：雙絞線第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理16對(duì)稱電纜：雙絞線17 o 同軸電纜w 同軸電纜共有四層。它的內(nèi)部共

11、有兩層導(dǎo)體排列在同一軸上，所以稱為“同軸”。w 外導(dǎo)體是一個(gè)圓柱形的空管（在可彎曲的同軸電纜中，它可以由金屬絲編織而成），內(nèi)導(dǎo)體是金屬線（芯線）。它們之間填充著介質(zhì)。w 幾根同軸線管往往套在一個(gè)大的保護(hù)套內(nèi)，另外還裝入一些二芯扭絞線對(duì)或四芯線組，作為傳輸控制信號(hào)之用。第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理18同軸電纜同軸電纜截面示意圖雙同軸電纜及6芯接頭 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理19同軸電纜基站用射頻同軸電纜(50同軸電纜) 射頻同軸電纜20 o 光纖的結(jié)構(gòu)w 60年代，發(fā)明激光器,1966年高錕博士提出以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)。1000dB/Km衰減很大

12、涂敷層包層(含磷等摻雜劑的SiO2 )纖芯（含氟或硼的SiO2)21 o 光纖的優(yōu)點(diǎn)w 通信容量大：750億w 損耗低，傳輸距離長(zhǎng)w 不受電磁干擾，通信質(zhì)量好w 尺寸小、重量輕，便于施工w 原料為SiO2，很豐富密集波分復(fù)用DWDM商用水平為320Gb/s,DWDM實(shí)驗(yàn)室水平：Tb/s22 o 衛(wèi)星中繼信道（衛(wèi)星通信）n 衛(wèi)星通信的定義：利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行通信的技術(shù)。衛(wèi)星中繼可視為無(wú)線電中繼信道的一種特殊形式。n衛(wèi)星中繼信道由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路構(gòu)成。其中上行與下行線路是地球站至衛(wèi)星及衛(wèi)星至地球站的電波傳播路徑。第第2 2

13、章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理231.4 信道 轉(zhuǎn)發(fā)站（基站）： 人造衛(wèi)星 （衛(wèi)星通信系統(tǒng)），目前廣泛應(yīng)用。24 圖 衛(wèi)星中繼信道圖 靜止衛(wèi)星通信示意圖第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7252.2 2.2 恒參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響恒參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響 由于恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懯枪潭ú挥捎诤銋⑿诺缹?duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懯枪潭ú蛔兊幕蛘呤亲兓瘶O為緩慢的，因而可以等效為一變的或者是變化極為緩慢的，因而可以等效為一個(gè)非時(shí)變的線性網(wǎng)絡(luò)。個(gè)非時(shí)變的線性網(wǎng)絡(luò)。2.2.1 2.2.1 信號(hào)不失真?zhèn)鬏敆l件信號(hào)不失真?zhèn)鬏敆l件 網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性可以表示為：網(wǎng)絡(luò)的

14、傳輸特性可以表示為： )()()(jeHH第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-726 要使任意一個(gè)信號(hào)通過(guò)線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波要使任意一個(gè)信號(hào)通過(guò)線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形失真，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性應(yīng)該具備以下兩個(gè)形失真，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性應(yīng)該具備以下兩個(gè)理想條件：理想條件： （1 1）網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性）網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性 是一個(gè)不隨頻是一個(gè)不隨頻率變化的常數(shù)率變化的常數(shù); ; （2 2）網(wǎng)絡(luò)的相頻特性）網(wǎng)絡(luò)的相頻特性 應(yīng)與頻率成負(fù)應(yīng)與頻率成負(fù)斜率直線關(guān)系。斜率直線關(guān)系。 )(H)(第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理27 f (Hz)30030000衰耗 (dB)理想特性典

15、型音頻電話信道特性2.2.2 幅度頻率畸變幅度頻率畸變第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理28 ()0理想特性理想特性 ()0 ()0理想特性第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7292.2.4 2.2.4 減小畸變的措施減小畸變的措施 減小幅度減小幅度- -頻率畸變的措施：改善電話信道中頻率畸變的措施：改善電話信道中的濾波性能，或者再通過(guò)一個(gè)的濾波性能，或者再通過(guò)一個(gè)線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，使，使衰耗特性曲線變得平坦。這后一措施通常稱之為衰耗特性曲線變得平坦。這后一措施通常稱之為“均衡均衡”。 減小相位減小相位- -頻率畸變的措施：采取相位均衡

16、技頻率畸變的措施：采取相位均衡技術(shù)補(bǔ)償群遲延畸變。術(shù)補(bǔ)償群遲延畸變。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-730 復(fù)習(xí)： 1. 信道可大體分成：（ ）信道和（ ）信道。 2. 狹義信道包括（ ）信道和（ ）信道 3. 廣義信道包括（ ）信道和（ ）信道 4. 根據(jù)信道中k(t)的特性不同，可以將信道分為：（ ）信道和（ ）信道。 5. 恒參信號(hào)通過(guò)線性網(wǎng)絡(luò)不失真的條件是？第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7312.3 2.3 隨參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響隨參信道及其對(duì)所傳信號(hào)的影響 隨參信道傳輸媒質(zhì)的特點(diǎn)隨參信道傳輸媒質(zhì)的特點(diǎn)典型的

17、傳輸媒質(zhì)：典型的傳輸媒質(zhì)：電離層反射、對(duì)流層散電離層反射、對(duì)流層散射等。射等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）信號(hào)的衰耗隨時(shí)間隨機(jī)變化；）信號(hào)的衰耗隨時(shí)間隨機(jī)變化；（2 2）信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間隨機(jī)變化；）信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間隨機(jī)變化； （3 3）多徑傳播。）多徑傳播。第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-732 多徑傳播指由發(fā)射點(diǎn)出發(fā)的電波可能經(jīng)多徑傳播指由發(fā)射點(diǎn)出發(fā)的電波可能經(jīng)過(guò)過(guò)多條路徑到達(dá)多條路徑到達(dá)接收點(diǎn)，所以接收信號(hào)接收點(diǎn)，所以接收信號(hào)將是衰減和時(shí)延隨時(shí)間變化的各路徑信將是衰減和時(shí)延隨時(shí)間變化的各路徑信號(hào)的合成。號(hào)的合成。 ABabcd收發(fā)無(wú)線共 同照射區(qū) a、

18、b、c、d散射體，由小氣團(tuán)組成，每個(gè)小氣團(tuán)都是一個(gè)二次輻射源，它們組成一個(gè)散射體。傳輸特點(diǎn)：多徑傳輸且每條路徑的衰減及時(shí)延都是隨機(jī)變化的 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7332.3.1 2.3.1 隨參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊戨S參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?無(wú)線信號(hào)無(wú)線信號(hào)衰落衰落的種類：的種類：1. 1. 自然衰落（路徑自然衰落（路徑衰落衰落、大尺度、大尺度衰落衰落）；）；2. 2. 陰影陰影衰落（中尺度衰落）衰落（中尺度衰落）；3. 3. 瑞利瑞利衰落（小尺度衰落）；衰落（小尺度衰落）；4. 頻率選擇性衰落；頻率選擇性衰落；第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代

19、通信系統(tǒng)原理2021-7-734 圖圖2-10 2-10 兩條路徑傳播時(shí)選擇性衰落特性兩條路徑傳播時(shí)選擇性衰落特性 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-735n2) 12(n 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，出現(xiàn)傳輸極點(diǎn)；時(shí)，出現(xiàn)傳輸極點(diǎn)； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，出現(xiàn)傳輸零點(diǎn)；時(shí)，出現(xiàn)傳輸零點(diǎn)； 當(dāng)一個(gè)傳輸信號(hào)的頻譜寬于當(dāng)一個(gè)傳輸信號(hào)的頻譜寬于 1/ 1/ 時(shí)，將時(shí)，將致使某些頻率分量被衰落，這種現(xiàn)象稱為頻致使某些頻率分量被衰落，這種現(xiàn)象稱為頻率選擇性衰落，簡(jiǎn)稱率選擇性衰落，簡(jiǎn)稱選擇性衰落選擇性衰落。否則，當(dāng)。否則，當(dāng)傳輸信號(hào)的頻譜小于相關(guān)帶寬時(shí)，認(rèn)為發(fā)生傳輸信號(hào)的頻譜小于相關(guān)帶寬時(shí)，認(rèn)為發(fā)生了了

20、平坦性衰落平坦性衰落。 )(t第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-736上述概念可推廣到一般的多徑傳播中去。多上述概念可推廣到一般的多徑傳播中去。多徑傳播時(shí)的相對(duì)時(shí)延差通常用最大多徑時(shí)延徑傳播時(shí)的相對(duì)時(shí)延差通常用最大多徑時(shí)延差差 來(lái)表征，并用它來(lái)估算傳輸零極點(diǎn)在來(lái)表征，并用它來(lái)估算傳輸零極點(diǎn)在頻率軸上的位置。頻率軸上的位置。 設(shè)信道的最大時(shí)延差為設(shè)信道的最大時(shí)延差為 ，則相鄰兩個(gè)零，則相鄰兩個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔為：點(diǎn)之間的頻率間隔為：這個(gè)頻率間隔通常稱為多徑傳播信道的這個(gè)頻率間隔通常稱為多徑傳播信道的相關(guān)相關(guān)帶寬帶寬。mmmcB1第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪

21、聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7372.3.2 2.3.2 隨參信道特性的改善隨參信道特性的改善 對(duì)于慢衰落，主要采取對(duì)于慢衰落，主要采取加大發(fā)射功率加大發(fā)射功率和和在接收機(jī)內(nèi)采用在接收機(jī)內(nèi)采用自動(dòng)增益控制自動(dòng)增益控制等技術(shù)和方法等技術(shù)和方法即可。即可。 對(duì)于快衰落，通?？刹捎枚喾N措施，例對(duì)于快衰落，通?？刹捎枚喾N措施，例如，各種如，各種抗衰落的調(diào)制抗衰落的調(diào)制/ /解調(diào)技術(shù)、抗衰落解調(diào)技術(shù)、抗衰落接收技術(shù)及擴(kuò)頻技術(shù)接收技術(shù)及擴(kuò)頻技術(shù)等。其中明顯有效且常等。其中明顯有效且常用的抗衰落措施是用的抗衰落措施是分集接收技術(shù)分集接收技術(shù)。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021

22、-7-738 1. 1. 分集接收的基本思想分集接收的基本思想 基本思想基本思想：如果能在接收端同時(shí)獲得幾：如果能在接收端同時(shí)獲得幾個(gè)不同的合成信號(hào)，并將這些信號(hào)適當(dāng)合并個(gè)不同的合成信號(hào)，并將這些信號(hào)適當(dāng)合并構(gòu)成總的接收信號(hào)，將有可能大大減小衰落構(gòu)成總的接收信號(hào)，將有可能大大減小衰落的影響。的影響。 要求要求：只有被分集的幾個(gè)合成信號(hào)之間：只有被分集的幾個(gè)合成信號(hào)之間是統(tǒng)計(jì)是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立獨(dú)立的，合并后才能使系統(tǒng)性能改善的，合并后才能使系統(tǒng)性能改善。分集的含義：分集的含義：分散分散得到幾個(gè)合成信號(hào)、得到幾個(gè)合成信號(hào)、集中集中處理這些信號(hào)。處理這些信號(hào)。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系

23、統(tǒng)原理2021-7-739 2. 2. 分散得到合成信號(hào)的方式分散得到合成信號(hào)的方式 為了獲取互相獨(dú)立或基本獨(dú)立的合成信為了獲取互相獨(dú)立或基本獨(dú)立的合成信號(hào)，大致有如下幾種分集方式。號(hào)，大致有如下幾種分集方式。 （1 1）空間分集；）空間分集； （2 2）頻率分集；）頻率分集； （3 3）角度分集；）角度分集； （4 4）極化分集。）極化分集。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-740 3. 3. 集中合成信號(hào)的方式集中合成信號(hào)的方式 對(duì)各分散的合成信號(hào)進(jìn)行合并的方法有多種，對(duì)各分散的合成信號(hào)進(jìn)行合并的方法有多種，最常用的有：最常用的有： （1 1）最佳選擇式：

24、選）最佳選擇式：選信噪比最好信噪比最好的一個(gè)作的一個(gè)作為接收信號(hào)為接收信號(hào) （2 2）等增益相加式：收各信號(hào)以）等增益相加式：收各信號(hào)以相同增益相同增益放大相加放大相加 （3 3）最大比值相加式：收各信號(hào)與信噪比）最大比值相加式：收各信號(hào)與信噪比成正比地放大、相加。成正比地放大、相加。 以上合并方式中以上合并方式中最大比值合并最大比值合并方式性能最好，方式性能最好，等增益相加方式次之，最佳選擇方式最差。等增益相加方式次之，最佳選擇方式最差。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7412.4 2.4 信道的加性噪聲信道的加性噪聲 根據(jù)信道中加性噪聲的來(lái)源不同，可以粗

25、略地根據(jù)信道中加性噪聲的來(lái)源不同，可以粗略地分為以下四類：分為以下四類：（1 1）無(wú)線電噪聲：來(lái)源于）無(wú)線電噪聲：來(lái)源于無(wú)線電發(fā)射機(jī)無(wú)線電發(fā)射機(jī)特點(diǎn)：頻率范圍廣，干擾頻率固定特點(diǎn)：頻率范圍廣，干擾頻率固定 ，可預(yù)先防止。，可預(yù)先防止。（2 2）工業(yè)噪聲：來(lái)源于各種）工業(yè)噪聲：來(lái)源于各種電氣設(shè)備電氣設(shè)備特點(diǎn)：干擾頻譜集中在特點(diǎn)：干擾頻譜集中在低頻低頻，選擇高于該頻段的信，選擇高于該頻段的信道可防止。道可防止。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7422.4 2.4 信道的加性噪聲信道的加性噪聲（3 3）天電噪聲：來(lái)源于）天電噪聲：來(lái)源于宇宙空間宇宙空間特點(diǎn)：頻譜范

26、圍廣，頻率不固定，夏天比特點(diǎn)：頻譜范圍廣，頻率不固定，夏天比冬天嚴(yán)重，赤道比兩極嚴(yán)重，冬天嚴(yán)重，赤道比兩極嚴(yán)重，很難防止很難防止。（4 4）內(nèi)部噪聲：來(lái)源于信道本身的）內(nèi)部噪聲：來(lái)源于信道本身的各種電各種電子器件子器件特點(diǎn)：過(guò)程隨機(jī)，也稱為特點(diǎn)：過(guò)程隨機(jī)，也稱為起伏噪聲起伏噪聲。第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-743從噪聲性質(zhì)來(lái)區(qū)分可有：從噪聲性質(zhì)來(lái)區(qū)分可有： （1 1）單頻噪聲：主要指）單頻噪聲：主要指無(wú)線電干擾無(wú)線電干擾特點(diǎn)：連續(xù)波干擾，其頻率可測(cè)，可防止。特點(diǎn)：連續(xù)波干擾，其頻率可測(cè)，可防止。 （2 2）脈沖干擾：工業(yè)中的電火花，斷續(xù)電）脈沖干擾：工業(yè)中

27、的電火花，斷續(xù)電流及電干擾中的閃電流及電干擾中的閃電特點(diǎn)：波形不連續(xù)，呈特點(diǎn)：波形不連續(xù)，呈脈沖性脈沖性，時(shí)間短，強(qiáng)，時(shí)間短，強(qiáng)度大，頻譜寬，選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l段可防止。度大，頻譜寬，選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l段可防止。 第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-744（3 3）起伏噪聲：信道內(nèi)部的熱噪聲，散彈）起伏噪聲：信道內(nèi)部的熱噪聲，散彈噪聲以及宇宙噪聲噪聲以及宇宙噪聲特點(diǎn)：隨機(jī)的，不可避免。特點(diǎn)：隨機(jī)的，不可避免。其中影響最大的是其中影響最大的是起伏噪聲起伏噪聲，它是通信系中，它是通信系中最基本的噪聲源。最基本的噪聲源。第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2

28、021-7-7452.4.2 2.4.2 信道中的噪聲信道中的噪聲1.1.白噪聲白噪聲 定義：定義：白噪聲是指它的功率譜密度函數(shù)在整白噪聲是指它的功率譜密度函數(shù)在整個(gè)頻域內(nèi)是常數(shù)，即服從個(gè)頻域內(nèi)是常數(shù)，即服從均勻分布均勻分布。2.2.高斯型白噪聲高斯型白噪聲定義：定義：噪聲的噪聲的概率密度函數(shù)概率密度函數(shù)滿足滿足正態(tài)分布正態(tài)分布統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性，同時(shí)它的計(jì)特性，同時(shí)它的功率譜密度函數(shù)功率譜密度函數(shù)是是常數(shù)常數(shù)的的一類噪聲。一類噪聲。第第2 2章章 信道與噪聲信道與噪聲現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-7462.5 2.5 信道容量的概念信道容量的概念 1. 1. 信道容量的定義信道容量的定義 在信息論中，稱信道無(wú)差錯(cuò)傳輸信息在信息論中，稱信道無(wú)差錯(cuò)傳輸信息的最大信息速率為信道容量，記之為的最大信息速率為信道容量，記之為C C。 信道可以