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1、第2章 信道與噪聲,2.1 信道定義、分類、模型 2.2 恒參信道特性及其對所傳信號的影響 2.3 隨參信道特性及其對所傳信號的影響 2.4 隨機(jī)信號及噪聲 2.5 信道容量及香農(nóng)公式,2.1 信道定義、分類、模型,1.定義:以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號的通 路 2.分類:,2.1 信道定義、分類、模型,3.模型 1調(diào)制信道模型:時變線性網(wǎng)絡(luò) 編碼器 編碼器 輸 入 輸 出 ei(t) e0(t) e0(t)=fei(t)+a(t)=K(t) ei(t) +n(t) 其中,K(t)為乘性干擾,n(t)為加性干擾,,,,,,,時變線性 網(wǎng)絡(luò),
2、,,2.1 信道定義、分類、模型,2編碼信道模型:轉(zhuǎn)移概率描述 P(1/1) 1 1 P(0/0)=1-P(1/0) P(0/1 ) P(1/0) P(1/1)=1-P(0/1) 0 0 P(0/0),,,,,2.2 恒參信道特性及其對所傳信號的影響,1.恒參信道特性 K(t)t 不變或變化緩慢 可等效為一個線性非時變網(wǎng)絡(luò)用傳遞函 數(shù)H(w)描述 不失真條件: H(w)w 成一水平線 w 成線性關(guān)系 w 成一水平線 2.對信號傳輸?shù)挠绊懀壕€性畸變 3.改進(jìn)措施:均衡技術(shù),2.3 隨參信道特性及其對所傳信號的影響,1.隨參信道特性: K(t)t
3、 變化快 2.隨參信道的傳輸媒質(zhì)的三個特點: (1)對信號的帥耗隨時間而變; (2)傳輸?shù)臅r延隨時間而變; (3)多徑傳播。 3.多徑傳播對信號傳輸?shù)挠绊?(1)產(chǎn)生瑞利型衰落; (2)引起頻率彌散; (3)發(fā)生頻率選擇性衰落。 4.改進(jìn)措施:分集接收,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,1.信道內(nèi)噪聲 人為噪聲 單頻噪聲 自然噪聲 脈沖噪聲 內(nèi)部噪聲 起伏噪聲 2.隨機(jī)信號分析 (1)隨機(jī)過程的一般表述 隨機(jī)信號和噪聲統(tǒng)稱隨機(jī)過程,概率分布:分布函數(shù),概率分布函數(shù) 統(tǒng)計特性 均值 數(shù)字特征 方差 自相關(guān)函數(shù) 協(xié)方差函數(shù) (2)平穩(wěn)隨機(jī)過程 1狹義:隨
4、機(jī)過程 的n維分布函數(shù)或n維概率 密度函數(shù)與時間起點無關(guān),2.4 隨機(jī)信號及噪聲,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,2廣義:數(shù)學(xué)期望、方差與t無關(guān),自相關(guān)函數(shù) 只與時間 間隔有關(guān) 3性質(zhì):各態(tài)歷經(jīng)性,時間平均代替統(tǒng)計平均,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,4因為 可表述隨機(jī)過程的幾乎所有數(shù)字特征,還揭示了隨機(jī)過程的頻譜特性 的平均功率 的直流功率 的交流功率 是偶函數(shù) 的上界 與,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,(3)高斯過程(正態(tài)隨機(jī)過程) 性質(zhì):a.是廣義平穩(wěn)的,則一定是狹義平穩(wěn)的 b.隨機(jī)變量之間互不相關(guān),也是統(tǒng)計獨立 c.若干個高斯過程之和組成的隨機(jī)過程仍是高斯 過程 d.高斯過程經(jīng)過線性
5、系統(tǒng)后的過程仍是高斯過程 統(tǒng)計特性:,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,標(biāo)準(zhǔn)正態(tài): 誤差函數(shù): 互補(bǔ)誤差函數(shù): (4)白噪聲 1理想白噪聲:功率譜密度在整個頻域內(nèi)都是均勻分布,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,(5)窄帶過程:頻帶寬度 f遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其中心頻率 包絡(luò): 一維瑞利分布 均勻分布,,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,(6)正弦波加窄帶高斯過程,2.4 隨機(jī)信號及噪聲,3.隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng) 傳輸函數(shù)H(w),沖擊響應(yīng)h(t),輸入 ,輸出 高斯過程經(jīng)過線性變換后仍為高斯過程,2.5 信道容量及香農(nóng)公式,1.定義:信道無差錯傳輸信息的最大信息速率, 記為C 2.離散信道的信道容量 發(fā) ,收 信息量: 平均信息量: 信道容量,2.5 信道容量及香農(nóng)公式,3.連續(xù)信道的信道容量 帶寬B,輸出功率S,白噪聲功率N 討論: C加大,減小n0或增大S可以 增大B. R