【正文】 e o (t) = k(t) e i (t) + n ( t ) 信道對(duì)信號(hào)的影響可歸結(jié)為兩個(gè)因素：一是乘性干擾 k(t)的影響；二是加性干擾， n(t)的影響。 第 2章 信號(hào)分析與信道 60 k(t) 稱為乘性干擾，它依賴于信道的特性 恒參信道 ， k（ t）隨時(shí)間不變化或基本不變化； （如：有線信道、無(wú)線信道中的中、長(zhǎng)波信道、衛(wèi)星信道等） 隨參信道 ： k（ t）隨時(shí)間隨機(jī)快速變化 （電離層的反射和散射、對(duì)流層的散射） 第 2章 信號(hào)分析與信道 加性噪聲來(lái)源分類(lèi)： ? 人為噪聲 － 例：開(kāi)關(guān)火花、電臺(tái)輻射 ? 自然噪聲 － 例：閃電、大氣噪聲、宇宙噪聲、 熱噪聲 ? 內(nèi)部噪聲 例：電源、電子自由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱噪聲 n ( t )為加性噪聲、稱加性干擾 ) 第 2章 信號(hào)分析與信道 62 、 信道噪聲 (1)白噪聲： 是指它的功率譜密度函數(shù)在整個(gè)頻率域 ( ∞ ω +∞ )內(nèi)是常數(shù) ， 即服從均勻分布 。 我們稱它為白噪聲 ， 因?yàn)樗?lèi)似于光學(xué)中包括全部可見(jiàn)光頻率在內(nèi)的白光 。 理想的白噪聲功率譜密度通常被定義為 式中 n。 的單位是 w／ Hz. 20nPn(ω) = ( ∞ ω +∞ ) (2)窄帶高斯噪聲： 在實(shí)際的通信系統(tǒng)中 ， 許多電路都可以等效為一個(gè)窄帶網(wǎng)絡(luò) 。 窄帶網(wǎng)絡(luò)的帶寬 W遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其中心頻率 ωo。 當(dāng)高斯白噪聲通過(guò)窄帶網(wǎng)絡(luò)時(shí) ， 其輸出噪聲只能集中在中心頻率 ωo附近的帶寬 W之內(nèi) ， 稱這種噪聲為窄帶高斯噪 。 第 2章 信號(hào)分析與信道 63 窄帶網(wǎng)絡(luò) 白噪聲 窄帶噪聲 a） H(ω) 0 ω ω0 +ω0 Sn(ω) t n(t) b） c） 第 2章 信號(hào)分析與信道 64 、 信道容量 式中， C—— 信道容量，是指信道可能傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾?，它? C =Blog2(1十 S／ N) (b/s) 信道能夠達(dá)到的最大傳輸能力； B—— 信道帶寬； S—— 信號(hào)的平均功率； N—— 白噪聲的平均功率； S／ N—— 信噪比。 香農(nóng)公式 第 2章 信號(hào)分析與信道 65 由香農(nóng)公式可得到如下 結(jié)論： (1)當(dāng)給定 B、 S／ N時(shí) ， 信道的極限傳輸能力 (信道容量 )C即確定 。 如果信道實(shí)際的傳輸信息速率 R小于或等于 C時(shí) ， 此時(shí)能做到無(wú)差錯(cuò)傳輸 (差錯(cuò)率可任意小 )。 如果 R大于 C， 那么無(wú)差錯(cuò)傳輸在理論上是不可能的 。 (2)當(dāng)信道容量 C一定時(shí) ， 帶寬 B和信噪比 S／ N之間可以互換 。 換句話說(shuō) ， 要使信道保持一定的容量 ， 可以通過(guò)調(diào)整帶寬 B和信噪比 S／ N的關(guān)系來(lái)達(dá)到 。 (3)增加信道帶寬 B并不能無(wú)限制地增大信道容量 。 當(dāng)信道噪聲為高斯白噪聲時(shí) ， 隨著帶寬 B的增大 ， 噪聲功率 N = no B (no為單邊噪聲功率譜密度 )也增大 ， 在極限情況下 = log2(1+S/N) ??BlimC ??BlimB 0n?由上式可見(jiàn) ， 即使信道帶寬無(wú)限大 ， 信道容量仍然是有限的 。 第 2章 信號(hào)分析與信道 66 (4) 信道容量 C是信道傳輸?shù)臉O限速率時(shí)，由于 C =I / T, I為信息量， T為傳輸時(shí)間。 根據(jù)香農(nóng)公式： C = I / T = Blog2(1十 S／ N) 于是有 I = BT log2(1十 S／ N) 由此可知 ， 在給定 C和 S／ N的情況下 ， 帶寬與時(shí)間也可以互換 。 第 2章 信號(hào)分析與信道 67 （ 2） 令 S／ N =1000， 代人式 ()得 ?????????? ?NS1log2C????????????????? C?????????? ??N8105B min = = = ≈5* 107Hz 【 例 1 5】 已知彩色電視圖像由 5 105個(gè)像素組成 。 設(shè)每個(gè)像素有 64種彩色度 ， 每種彩色度有 16個(gè)亮度等級(jí) 。 設(shè)所有彩色度和亮度等級(jí)的組合機(jī)會(huì)均等 ， 并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立 。 (1)試計(jì)算每秒傳送 100個(gè)畫(huà)面所需的信道容量； (2)如果接收機(jī)信噪比為 30dB， 為了傳送彩色圖像所需信道帶寬為多少 ? [注： log2x = 1g x] 解： (1)信息／像素 =log2(64 16) = 10b 信息／每幅圖 =10 5 105 = 5 106b 信息速率 R=100 5 106=5 108b／ s 因?yàn)?R必須小于或等于 C， 所以信道容量 C≥R = 5 108 b／ s 第 2章 信號(hào)分析與信道 68 dB(Decibel，分貝 ) 是一個(gè)純計(jì)數(shù)單位，本意是表示兩個(gè)量的比值大小，沒(méi)有單位。 在工程應(yīng)用中經(jīng)?？吹矫菜撇煌亩x方式（僅僅是看上去不同）。對(duì)于功率， dB = 10*lg(A/B)。對(duì)于電壓或電流， dB = 20*lg(A/B)。此處 A， B代表參與比較的功率值或者電流、電壓值。 dB的意義其實(shí)再簡(jiǎn)單不過(guò)了，就是把一個(gè)很大（后面跟一長(zhǎng)串 0的）或者很?。ㄇ懊嬗幸婚L(zhǎng)串 0的）的數(shù)比較簡(jiǎn)短地表示出來(lái)。 第 2章 信號(hào)分析與信道 69 211 解： (1)信息／像素 =log210 = 信息／每幅圖= 625 (625/(4/3)) = 信息速率R=*25=／ s 第 2章 信號(hào)分析與信道 70 通信系統(tǒng)中的帶寬 帶寬是指能夠有效通過(guò)該信道的信號(hào)的最大頻帶寬度 如：模擬語(yǔ)音信號(hào)的信號(hào)帶寬 3400HZ 帶寬 通常指信號(hào)所占據(jù)的頻帶寬度 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 帶寬是指單位時(shí)間內(nèi)鏈路能夠通過(guò)的數(shù)據(jù)量 如 :ISDN的 B信道帶寬為 64kbit/s 第 2章 信號(hào)分析與信道 71 一、 百分比帶寬 百分比帶寬是以集中一定百分比的能量（或功率）來(lái)定義的 γ= 2∫ ︱ X(f)︱ df 0 B E 第 2章 信號(hào)分析與信道 72 二、 3dB帶寬 3dB帶寬指的是比峰值功率小 3dB（就是峰值的 50％） 的頻譜范圍的帶寬 第 2章 信號(hào)分析與信道 73 三、 譜零點(diǎn)帶寬 典型矩形的功率譜，其分布似花瓣，在功率譜的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)之內(nèi)的花瓣最大，稱為主瓣，其余為旁瓣。主瓣集中了信號(hào)的絕大部分功率，所以主瓣的寬帶可以作為信號(hào)的近似帶寬，常稱為 譜零點(diǎn)帶寬。 第 2章 信號(hào)分析與信道 74 消息、信號(hào)、信息的區(qū)別 周期信號(hào)與非周期信號(hào) 確知信號(hào)與隨機(jī)信號(hào) 能量信號(hào)與功率信號(hào) 調(diào)制信道模型 編碼信道模型 香農(nóng)公式，及公式各部分的意義 什么是帶寬 第 2章 信號(hào)分析與信道 75 課后系統(tǒng)： 211 212 213