[工學]第3章信道與噪聲-資料下載頁
2025-01-19 11:49本頁面
【正文】 (3) 內(nèi)部噪聲 。 內(nèi)部噪聲是指通信設備本身產(chǎn)生的各種噪聲 。 它來源于通信設備的各種電子器件 、 傳輸線 、 天線等 。 如電阻一類的導體中自由電子的熱運動產(chǎn)生的熱噪聲 、 電子管中電子的起伏發(fā)射或晶體管中載流子的起伏變化產(chǎn)生的散彈噪聲等 。 如果根據(jù) 噪聲的性質(zhì) 分類 ， 噪聲可以分為單頻噪聲 、 脈沖噪聲和起伏噪聲 。 這三種噪聲都是隨機噪聲 。 (1) 單頻噪聲 。 單頻噪聲主要是無線電干擾 ， 頻譜特性可能是單一頻率 ， 也可能是窄帶譜 。 單頻噪聲的特點是一種連續(xù)波干擾 。 可以通過合理設計系統(tǒng)來避免單頻噪聲的干擾 。 (2) 脈沖噪聲 。 脈沖噪聲是在時間上無規(guī)則的突發(fā)脈沖波形 。 包括工業(yè)干擾中的電火花 、 汽車點火噪聲 、 雷電等 。 脈沖噪聲的特點是以突發(fā)脈沖形式出現(xiàn) 、 干擾持續(xù)時間短 、 脈沖幅度大 、 周期是隨機的且相鄰突發(fā)脈沖之間有較長的安靜時間 。 由于脈沖很窄 ， 所以其頻譜很寬 。 但是隨著頻率的提高 ， 頻譜強度逐漸減弱 。 可以通過選擇合適的工作頻率 、 遠離脈沖源等措施減小和避免脈沖噪聲的干擾 。 (3) 起伏噪聲 。 起伏噪聲是一種連續(xù)波隨機噪聲 ， 包括熱噪聲 、 散彈噪聲和宇宙噪聲 。 對其特性的表征可以采用隨機過程的分析方法 。 起伏噪聲的特點是具有很寬的頻帶 ， 并且始終存在 ， 它是影響通信系統(tǒng)性能的主要因素 。 在以后各章分析通信系統(tǒng)抗噪聲性能時 ， 都是以起伏噪聲為重點 圖 3 –28 熱噪聲的功率譜密度 Pn( f )2 k R T0 0 . 2 0 . 4 h f / KT)/(1)e x p (4)( 2 HzVKThfR h ffPn??)/(2)( 2 HzVR K TfP n ? ( 2) ( 1) 起伏噪聲及特性 單邊功率譜密度 白噪聲 圖 3 – 29 電阻熱噪聲的等效表示 abR( a )abG in( t )( b )abRun( t )( c )K T GBI n 4? K T R BU n 4?起伏噪聲通常被認為是近似高斯白噪聲。 雙邊功率譜密度 )/(2)( 0 HzWnfp n ?其自相關函數(shù) )(2)( 0 ??? nR n ?( 5) ( 6) 如果線性網(wǎng)絡具有窄帶特性 ， 則輸出噪聲為窄帶噪聲 。 圖 330 帶通型噪聲的功能譜密度 面積相等Pn( f )Pn( fc )OBnffc)()()(2)(0nnn fpdffpfpdffpB ?????? ??帶通性噪聲的等效帶寬 ( 7) 信道容量是指信道中信息無差錯傳輸?shù)淖畲笏俾?。這里只討論連續(xù)信道的信道容量。 1. 香農(nóng)公式 (Shannon39。s channel coding theorem) 信道容量的概念 (Channel capacity) )()()( tntxty ??)2e xp(2122nnnnp??? ??)/(1l og 2 sbNSBC ?????? ??( 1) ( 2) ( 7) 信道容量 香農(nóng)公式表明的是當信號與信道加性高斯白噪聲的平均功率給定時 ， 在具有一定頻帶寬度的信道上 ，理論上 單位時間內(nèi)可能傳輸?shù)男畔⒘康?極限數(shù)值 。 只要傳輸速率小于等于信道容量 ， 則 總可以 找到一種信道編碼方式 ， 實現(xiàn)無差錯傳輸；若傳輸速率大于信道容量 ， 則不可能實現(xiàn)無差錯傳輸 。 若噪聲 n(t)的 單邊功率譜密度 為 n0， 則在信道帶寬B內(nèi)的噪聲功率 N=n0B。 因此 ， 香農(nóng)公式的另一形式為 )/(1l og02 sbBnSBC???????? ?? ( 8) 由香農(nóng)公式可得以下結(jié)論： ?????????? ?????? BnSBCSS 021l ogl i ml i m (2) ???????? ???? NSBCNN1l ogl i ml i m 200020020002 o g1l o gl i m1l o gl i ml i mnSenSBnSSBnnSBnSBCBBB????????????????????????????(1) (3) 2. 由香農(nóng)公式 ( 7)可以看出：對于一定的信道容量 C來說 ， 信道帶寬 B、 信號噪聲功率比 S/N及傳輸時間三者之間可以互相轉(zhuǎn)換 。 若增加信道帶寬 ， 可以換來信號噪聲功率比的降低 ， 反之亦然 。 如果信號噪聲功率比不變 ， 那么增加信道帶寬可以換取傳輸時間的減少 ， 等等 。 如果信道容量 C給定 ， 互換前的帶寬和信號噪聲功率比分別為 B1和 S1/N1， 互換后的帶寬和信號噪聲功率比分別為 B2和 S2/N2， 則有 ???????? ?????????? ?2022210121 1l og1l og BnSBBnSB???????? ?????????? ?22221121 1l og1l og NSBNSB給定 n0時
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