通信原理 第四章信道

1、阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院1主讲：赵发勇主讲：赵发勇阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院2阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院3信道中的干扰：信道中的干扰：l有源干扰有源干扰 噪声噪声l无源干扰无源干扰 传输特性不良传输特性不良本章重点：本章重点：介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响。信号传输的影响。: :传输媒质传输媒质（）有线信道有线信道无线信道无线信道阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院4无线信道电磁波的频率无线信道电磁波的频率 受天线尺寸限制受天线尺寸限制 一般天线为

2、波长的一般天线为波长的1/101/10（ ）。）。地球大气层的结构地球大气层的结构: :对流层：地面上对流层：地面上 0 10 km0 10 km平流层：约平流层：约10 10 60 km60 km电离层：约电离层：约60 60 400 km400 km地地 面面对流层对流层平流层平流层电离层电离层10 km60 km0 km/cf 大气层对电磁波的影响有哪些？大气层对电磁波的影响有哪些？阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院5l电离层电离层(DEF1F2)对于传播对于传播的影响的影响l吸收吸收l反射反射l散射散射l大气层（氧气水蒸气和降雨）大气层（氧气水蒸气和降雨）对于传播的影响对于传播的

3、影响l散射散射l吸收吸收频率频率(GHz)(a) 氧气和水蒸气（浓度氧气和水蒸气（浓度7.5 g/m3）的）的衰减衰减频率频率(GHz)(b) 降雨的衰减降雨的衰减衰减衰减(dB/km)衰减衰减 (dB/km)水蒸气水蒸气氧氧气气降雨率降雨率图图4-6 大气衰减大气衰减 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院6传播路径地 面图4-1 地波传播地 面信号传播路径图 4-2 天波传播l频率频率 2 MHz 2 MHzl有绕射能力有绕射能力l距离：数百或数千千米距离：数百或数千千米l中波主要靠地波中波主要靠地波 l频率：频率：2 30 MHz2 30 MHzl特点：被电离层反射特点：被电离层反射l

4、一次反射距离：一次反射距离： 4000 km 30 MHzl距离距离: 和天线高度有关和天线高度有关(4.1-3) 式中，式中，D 收发天线间距离收发天线间距离(km)。例例 若要求若要求D = 50 km，则由式，则由式(4.1-3)l增大视线传播距离的其他途径增大视线传播距离的其他途径 微波中继通信微波中继通信： 卫星通信卫星通信：静止卫星、移动卫星：静止卫星、移动卫星 平流层通信平流层通信：ddh接收天线发射天线传播途径D地面rr图图 4-3 视线传播视线传播50822DrDhmm505050508222DrDh 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院微波中继通信微波中继通信使微波中继

5、线路稳定可靠，每隔使微波中继线路稳定可靠，每隔40406060公里便要配置公里便要配置一个中继站。一般以相距一个中继站。一般以相距4646公里为一个标准段。公里为一个标准段。 图图4-4 无线电中继无线电中继 微波中继通信微波中继通信常用于电缆无法铺设或极难铺设的地常用于电缆无法铺设或极难铺设的地方方, ,而且相对而言，线路铺设简单而且相对而言，线路铺设简单, , 建设周期短建设周期短, ,投投资少。资少。 是二十世纪六七十年代世界各国干线通信的主要传是二十世纪六七十年代世界各国干线通信的主要传输手段之一。输手段之一。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院9卫星通信的概貌卫星通信的概貌阜阳师

6、范学院物电学院阜阳师范学院物电学院目前，大多数卫星通信系统选择的工作频段目前，大多数卫星通信系统选择的工作频段是：是： UHF波段波段 400/200MHz L波段波段1.6/1.5GHz C波段波段6.0/4.0GHz X波段波段8.0/7.0GHz Ku波段波段14.0/12.0GHz;14.0/11.0GHz1. Ka波段波段30/20GHz阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院平流层通信是指用位于平流层的高空平台电台平流层通信是指用位于平流层的高空平台电台(High Altitude Platform Stations,HAPS)代替卫星作代替卫星作为基站的通信，平台高度距地面为基站

7、的通信，平台高度距地面17km22km。可以用充氦飞艇、气球或太阳能动力飞机作为安置可以用充氦飞艇、气球或太阳能动力飞机作为安置转发站的平台。若其高度在转发站的平台。若其高度在20km，则可以实现地面覆，则可以实现地面覆盖半径约盖半径约500km的通信区。若在平流层安置的通信区。若在平流层安置250个充氦个充氦飞艇，可以实现覆盖全球飞艇，可以实现覆盖全球90%以上人口的地区。以上人口的地区。平流层通信系统和卫星通信系统相比，费用低廉、平流层通信系统和卫星通信系统相比，费用低廉、延迟时间小、建设快、容量大。它是在研究中的一种通延迟时间小、建设快、容量大。它是在研究中的一种通信手段信手段平流层通信

8、平流层通信阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院12图图4-7 对流层散射通信对流层散射通信地球有效散射区域有效散射区域l散射传播散射传播l电离层散射电离层散射机理机理 由电离层不均匀性引起由电离层不均匀性引起频率频率 30 60 MHz距离距离 1000 km以上以上l对流层散射对流层散射机理机理 由对流层不均匀性（湍流）引起由对流层不均匀性（湍流）引起频率频率 100 4000 MHz最大距离最大距离 600 km 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院13l流星流星余迹散射流星流星余迹散射流星余迹特点流星余迹特点 高度高度80 120 km，长度，长度15 40 km 存留时间：小于

9、存留时间：小于1秒至几分钟秒至几分钟频率频率 30 100 MHz距离距离 1000 km以上以上特点特点 低速存储、高速突发、断续传输低速存储、高速突发、断续传输图图4-8 流星余迹散射通信流星余迹散射通信流星余迹阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院14架空明线架空明线：架空明线，即在电线杆上架设的互相平行而绝：架空明线，即在电线杆上架设的互相平行而绝缘的裸线，它是一种在缘的裸线，它是一种在2020世纪初就已经大量使用的通信介质。世纪初就已经大量使用的通信介质。双绞线：双绞线：双绞线又称为双扭线，它是由若干对且每对有两双绞线又称为双扭线，它是由若干对且每对有两条相互绝缘的铜导线按一定规则

10、绞合而成。采用这种绞合结条相互绝缘的铜导线按一定规则绞合而成。采用这种绞合结构是为了减少对邻近线对的电磁干扰。为了进一步提高双绞构是为了减少对邻近线对的电磁干扰。为了进一步提高双绞线的抗电磁干扰能力，还可以在双绞线的外层再加上一个用线的抗电磁干扰能力，还可以在双绞线的外层再加上一个用金属丝编织而成的屏蔽层金属丝编织而成的屏蔽层同轴电缆：同轴电缆：具有高带宽和较好的抗干扰特性。具有高带宽和较好的抗干扰特性。光纤：光纤：光纤不易受电磁干扰和噪声影响，可进行远距离、光纤不易受电磁干扰和噪声影响，可进行远距离、高速率的数据传输，而且具有很好的保密性能。高速率的数据传输，而且具有很好的保密性能。 阜阳师

11、范学院物电学院阜阳师范学院物电学院15屏蔽箔屏蔽双绞线非屏蔽双绞线双绞线示意图双绞线示意图阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院16铝 制 编 织 导 体 (屏 蔽 )内 部 绝 缘 体内 部 导 体外 部 绝 缘 体(a) 一 段 同 轴 电 缆(b) 一 段 与 连 接 器 相 连 的 同 轴 电 缆同轴电缆结构示意图同轴电缆结构示意图阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院17外套绝缘包层纤维芯光纤结构示意图光纤结构示意图阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院18l结构结构l纤芯纤芯l包层包层l按折射率分类按折射率分类l阶跃型阶跃型l梯度型梯度型l按模式分类按模式分类l多模光纤多模光

12、纤l单模光纤单模光纤折射率n1n2折射率n1n2710125折射率n1n2单模阶跃折射率光纤单模阶跃折射率光纤图4-11 光纤结构示意图(a)(b)(c)阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院19信道信道（信号通道）（信号通道）狭义信道：信号的传输媒质狭义信道：信号的传输媒质广义信道：媒质及有关变换广义信道：媒质及有关变换装置（发送、接受设备，天装置（发送、接受设备，天线、馈线，调制解调器等）线、馈线，调制解调器等） 有线信道有线信道无线信道无线信道调制信道调制信道编码信道编码信道定义广义信道的原因定义广义信道的原因只关心变换的最终结果，而无只关心变换的最终结果，而无需关心详细的物理过程。需

13、关心详细的物理过程。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院20调制信道和编码信道调制信道和编码信道调制信道调制信道指图中调制器输出端到解调器输入端指图中调制器输出端到解调器输入端的部分，的部分， 又称模拟信道。又称模拟信道。 研究调制和解调时，研究调制和解调时，常用调制信道。常用调制信道。编码信道编码信道指图中编码器输出端到译码器输入端指图中编码器输出端到译码器输入端的部分，有时又称数字信道的部分，有时又称数字信道/ /离散信道。离散信道。编码器输入调制器发转换器媒质收转换器解调器译码器输出编 码 信 道调 制 信 道 广义信道广义信道按包含的功能，可划分为按包含的功能，可划分为调制信道调制

14、信道与与编码信道编码信道。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院21n考察调制信道输出信号与输入信号的关系。设考察调制信道输出信号与输入信号的关系。设输入端与输入端与输出端是一一对应的，可表示为输出端是一一对应的，可表示为f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)图4-13 调制信道数学模型)()()(tntefteio)(tei)(teo)(tn 式中式中 信道输入端信号电压；信道输入端信号电压； 信道输出端的信号电压；信道输出端的信号电压； 噪声电压。噪声电压。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院22 tntetkteio则调制信道可以写为则调制信道可以写为 k(t) k(t)依赖于

15、网络的特性，依赖于网络的特性， 反映网络特性反映网络特性对对 的作用。的作用。 k(t)k(t)的存在，对的存在，对 来说是一种来说是一种干扰，通常称为干扰，通常称为乘性干扰乘性干扰。 tetki tei tei( )( )( )iif e t= k t e t通常假设通常假设阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院23在分析乘性干扰在分析乘性干扰k(t)k(t)，可以把信道粗略分为两大类：，可以把信道粗略分为两大类：恒参信道：恒参信道：指指k(t)k(t)可看成不随时间变化或相对于信道可看成不随时间变化或相对于信道上传输信号的变化较为缓慢的调制信道（常上传输信号的变化较为缓慢的调制信道（常可

16、等效为一个可等效为一个线性时不变线性时不变网络来分析）。网络来分析）。 随参信道：随参信道：是非恒参信道的统称，或者说，是非恒参信道的统称，或者说， k(t)k(t)是是随机变化的调制信道。随机变化的调制信道。 l本书的模拟和数字通信系统中主要讨论具有加性高本书的模拟和数字通信系统中主要讨论具有加性高斯白噪声的恒参信道的情况。斯白噪声的恒参信道的情况。 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院24 编码信道对信号传输的影响是将一种数字序编码信道对信号传输的影响是将一种数字序列变成另一种数字序列。列变成另一种数字序列。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院251001P(0/0)P(1/0)P

17、(0/1)P(1/1) 图图4-14 二进制编码信道模型二进制编码信道模型xy阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院26 在此模型中，假设解调器每个输出码元的差错发生是在此模型中，假设解调器每个输出码元的差错发生是相互独立的，相互独立的， P(0/0)P(0/0)、P(0/1)P(0/1)、P(1/1)P(1/1)、P(1/0)P(1/0)称为称为。其中。其中P(0/0) P(0/0) 与与P(1/1)P(1/1)是正确转移的概率，是正确转移的概率， 而而P(0/1)P(0/1)与与 P(1/0)P(1/0)是错误转移概率。是错误转移概率。注意：注意：。一个特。一个特定的编码信道，有确定的转

18、移概率。定的编码信道，有确定的转移概率。误码率错误转移概率的统计平均误码率错误转移概率的统计平均 P Pe e=P(0)=P(0)P(1/0)+P(1)P(1/0)+P(1)P(0/1) P(0/1) 二进制编码信道模型的二进制编码信道模型的转移概率矩阵转移概率矩阵为：为： P(yi/xi)=P(0/0) P(1/0) P(0/1) P(1/1) 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院27 举例举例：各种有线信道和部分无线信道，如卫星通：各种有线信道和部分无线信道，如卫星通信链路信道，微波中继链路信道，信链路信道，微波中继链路信道， 恒参信道恒参信道 实质是实质是 信号通过信号通过线性系统的

19、分析方法（线性系统的分析方法（假设输入源这确知信号假设输入源这确知信号）下面首先介绍一种理想的恒参信道。下面首先介绍一种理想的恒参信道。ei（t）h(t)eo(t)=ei(t)*h(t) +n(t)n(t)阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院28 理想恒参信道的冲激响应为理想恒参信道的冲激响应为 h(t)=K0(t-td) 若输入信号为若输入信号为ei(t)， 则则理想恒参信道的输出为理想恒参信道的输出为 eo(t)=K0 ei (t-td) 由此可见，由此可见， 理想恒参信道对信号传输的影响是理想恒参信道对信号传输的影响是： (1) 对信号在幅度上产生固定的衰减；对信号在幅度上产生固定的

20、衰减； (2) 对信号在时间上产生固定的迟延。对信号在时间上产生固定的迟延。 无失真传输。无失真传输。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院29OK0|H(w w)|w wOj j (w w)w ww w tdOtdt t w w w wa 幅频特性幅频特性 b 相频特性相频特性 c 群迟延特群迟延特性性 在整个信号频带范围之内：在整个信号频带范围之内：和和为为；。对对ei(t)的不同频率成份的不同频率成份进行相同的幅度衰减和进行相同的幅度衰减和时延。时延。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院30如果信道的幅度如果信道的幅度- -频率特性在信号频带范围之内不频率特性在信号频带范围之内不是

21、常数，即信号在不同的频点的衰耗不同，是常数，即信号在不同的频点的衰耗不同，导致波形导致波形失失真（失失真（或或码间串扰）码间串扰），信号产生，信号产生：由于：由于各种滤波器、混合线圈、串联电容、各种滤波器、混合线圈、串联电容、分路电感分路电感等造成引起的；等造成引起的；：模拟波形失真：信噪比下降；数字信号：模拟波形失真：信噪比下降；数字信号：码间串扰码间串扰, ,造成误码；造成误码；：可以通过改善滤波特性或增加线性补偿：可以通过改善滤波特性或增加线性补偿网络（网络（幅度均衡器幅度均衡器）来改善，使衰耗特性平坦。）来改善，使衰耗特性平坦。 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院31(a) 插入

22、损耗频率特性图图4-16：典型电话信道特性：典型电话信道特性阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院32 如果信道的相位如果信道的相位-频率特性在信号频带范围之内频率特性在信号频带范围之内不是不是的线性函数，的线性函数， 则会使信号产生则会使信号产生。常用。常用来衡量。来衡量。：信道中的各种滤波器及可能有的加感信道中的各种滤波器及可能有的加感线圈线圈引起的；引起的；：对模拟语音信号影响不大对模拟语音信号影响不大；数字信号：；数字信号：码间串扰，造成误码；码间串扰，造成误码；：可以通过改善滤波特性或增加线性补：可以通过改善滤波特性或增加线性补偿网络（偿网络（相位均衡器相位均衡器）来改善。）来改善

23、。 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院33 例：例：非单一频率的信号通过该信道时，引起信号非单一频率的信号通过该信道时，引起信号的畸变的畸变 群迟延畸变和幅频畸变一样，是群迟延畸变和幅频畸变一样，是线性畸变线性畸变。因此，。因此，也可采取均衡措施进行补偿。也可采取均衡措施进行补偿。 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院34非线性失真非线性失真： 输入电压输出电压关系输入电压输出电压关系 是非线性是非线性的。主要是由元件的特性不理想造成的。的。主要是由元件的特性不理想造成的。频率偏移频率偏移：指信道的输入信号频谱经过信道指信道的输入信号频谱经过信道传输后产生了平移。传输后产生了平移。相

24、位抖动相位抖动非线性失真、频率偏移、相位抖动非线性失真、频率偏移、相位抖动非线性关系直线关系图图4-17 非线性特性非线性特性输入电压输入电压输出电输出电压压阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院35 在此以在此以（10m100m10m100m的无线电波）的无线电波）为例对随参信道进行简单介绍，其为例对随参信道进行简单介绍，其传输路径如图。传输路径如图。 是指离地面高是指离地面高60600km的大气层。当短的大气层。当短波电磁波经过时经反射、折射完成远距离的反射传输，波电磁波经过时经反射、折射完成远距离的反射传输，同时也受到衰减、延时等影响。同时也受到衰减、延时等影响。 阜阳师范学院物电学院

25、阜阳师范学院物电学院36随参信道主要具有随参信道主要具有： 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院37考虑一个单频信号：考虑一个单频信号：设发射信号为设发射信号为接收信号为接收信号为式中式中 由第由第i i条路径到达的接收信号振幅；条路径到达的接收信号振幅； 由第由第i i条路径达到的信号的时延；条路径达到的信号的时延；上式中的上式中的 都是随机变化的。都是随机变化的。tA0coswniniiiiitttttttR1100)(cos)()(cos)()(jwtw)(ti)(tit)()(0ttiitwj)(),(),(tttiiijt阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院38应用三角公式可

26、以将式应用三角公式可以将式(4.4-1)改写成：改写成： (4.4-2)上式中的上式中的R(t)可以看成是由互相正交的两个分量组成的。这两个可以看成是由互相正交的两个分量组成的。这两个分量的振幅分别是缓慢随机变化的。分量的振幅分别是缓慢随机变化的。式中式中 接收信号的包络接收信号的包络 接收信号的相位接收信号的相位 niniiiiitttttttR1100)(cos)()(cos)()(jwtw缓慢随机变化振幅缓慢随机变化振幅缓慢随机变化振幅缓慢随机变化振幅niniiiiitttttttR1100sin)(sin)(cos)(cos)()(wjwj)(cos)(sin)(cos)()(000t

27、ttVttXttXtRscjwww)()()(22tXtXtVsc)()(tan)(1tXtXtcsj阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院39 所以，接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的所以，接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号：窄带信号：多径传输引起多径传输引起，即由单个频率变成，即由单个频率变成一个窄带频谱。一个窄带频谱。 包络包络V(t)的一维分布服从瑞利分布，称为的一维分布服从瑞利分布，称为。 j j(t)的一维分布服从的一维分布服从。快衰落快衰落 衰落周期和码元周期可以相比。衰落周期和码元周期可以相比。慢衰落慢衰落 由传播条件引起的。由传播条件引起的。

28、 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院40 设到达接收点的两路信号具有相同的强度和一个设到达接收点的两路信号具有相同的强度和一个相对时延差相对时延差 。（设输入信号为。（设输入信号为f(t)=Acosf(t)=Acosw w0 0t t ） 当信号经过上图所示的两径传播后，其合成输当信号经过上图所示的两径传播后，其合成输出信号将随着输入信号的频率、两径的时延差出信号将随着输入信号的频率、两径的时延差 的的不同而变化。不同而变化。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院41 w wt tw ww wjtjeeVH100 2cos20w wt tw wVH 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电

29、学院42 当当 （n n为整数）时，出现传播为整数）时，出现传播； 当当 时，出现传输时，出现传输。 另外，相对时延差一般是随时间变化的，故传另外，相对时延差一般是随时间变化的，故传输特性出现的零点与极点也是随时间变化的。输特性出现的零点与极点也是随时间变化的。2n t t w w1n2 图中的最大和最小值位置决定于两条路径的相对图中的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差时延差t t。而。而t t 是随时间变化的，所以对于给定频率的是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落衰落现现象。由于这种衰落和频率有关，故常

30、称其为象。由于这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择频率选择性衰落性衰落。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院43 多径传播中，频率选择性依赖于相对时延差。此时，相多径传播中，频率选择性依赖于相对时延差。此时，相对时延差（简称多径时延差）通常用对时延差（简称多径时延差）通常用t tmm来表来表征，并用它来估算传输零极点在频率轴上的位置。征，并用它来估算传输零极点在频率轴上的位置。 mft1阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院44确知信号确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信：接收端能够准确知道其码元波形的信号。号。 随相信号随相信号：接收码元的相位随机变化：接收码元的相位随机变化

31、。起伏信号起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变化。机变化。 通过多径信道传输的信号都具有这种通过多径信道传输的信号都具有这种特性。特性。 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院45 调制信道对信号传输的影响，包括乘性干扰调制信道对信号传输的影响，包括乘性干扰k(t)和加性干扰和加性干扰n(t)。 tntetkteio 加性干扰加性干扰n(t)n(t)也称也称，简称，简称信道中存在的不需要的电信号。信道中存在的不需要的电信号。 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院46人为噪声人为噪声：来源于其它无关的信号源，如外台信号、来源于其它无关的信号源，如

32、外台信号、开关接触噪声、工业的点火辐射、荧光灯干扰等；开关接触噪声、工业的点火辐射、荧光灯干扰等；自然噪声自然噪声：自然界存在的各种电磁波源，如闪电、大自然界存在的各种电磁波源，如闪电、大气中的电暴、银河系噪声及其它各种宇宙噪声等；气中的电暴、银河系噪声及其它各种宇宙噪声等； 内部噪声内部噪声：系统设备本身产生的各种噪声，如导体中系统设备本身产生的各种噪声，如导体中自由电子的热运动（自由电子的热运动（热噪声热噪声）、电源哼声等。）、电源哼声等。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院47脉冲噪声脉冲噪声：是突发性地产生的，幅度很大，其持：是突发性地产生的，幅度很大，其持续时间比间隔时间短得多。

33、其频谱较宽。电火花续时间比间隔时间短得多。其频谱较宽。电火花就是一种典型的脉冲噪声。就是一种典型的脉冲噪声。 窄带噪声窄带噪声：来自相邻电台或其他电子设备，其频：来自相邻电台或其他电子设备，其频谱或频率位置通常是确知的或可以测知的。可以谱或频率位置通常是确知的或可以测知的。可以看作是一种非所需的连续的已调正弦波。看作是一种非所需的连续的已调正弦波。起伏噪声起伏噪声：包括热噪声、电子管内产生的散弹噪：包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声和宇宙噪声等。声和宇宙噪声等。阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院48式中式中 Pn(f0) 原噪声功率谱密度曲线的最大值原噪声功率谱密度曲线的最大值：利用噪声

34、等效带利用噪声等效带宽的概念，在后面宽的概念，在后面讨论通信系统的性讨论通信系统的性能时，可以认为窄能时，可以认为窄带噪声的功率谱密带噪声的功率谱密度在带宽度在带宽Bn内是恒定的。内是恒定的。图4-19 噪声功率谱特性 Pn(f)()()(2)(000fPdffPfPdffPBnnnnnPn (f0)接收滤波器特性接收滤波器特性噪声等效噪声等效带宽带宽阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院49：信道能够传输的最大平均信息速率，：信道能够传输的最大平均信息速率，即信道的极限传输能力。即信道的极限传输能力。从信息论的观点来看，各种信道可以概括为从信息论的观点来看，各种信道可以概括为两大类：两大类

35、： 输入和输出的信号都是取离散的时输入和输出的信号都是取离散的时间函数，即广义信道中的编码信道；间函数，即广义信道中的编码信道；阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院50两种不同的度量单位：两种不同的度量单位：C C 每个符号能够传输的平均信息量最大值。每个符号能够传输的平均信息量最大值。C Ct t 单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大值。大值。两者之间可以互换。两者之间可以互换。 离散信道的模型可分为有噪声信道和无噪声信道两种离散信道的模型可分为有噪声信道和无噪声信道两种情况，可以用信道情况，可以用信道转移概率转移概率来合理的描述信道干扰和信道来

36、合理的描述信道干扰和信道统计特性。统计特性。 阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院51图图(a)是无噪声信道，图（是无噪声信道，图（b）是有噪声信道。）是有噪声信道。先验概率：先验概率：P(xi)发送符号发送符号xi的概率，的概率，输出概率输出概率： P(yj)收到符号收到符号yj的概率，的概率，转移概率：转移概率： P(yj/xi)发送发送xi的条件下收到的条件下收到yi的转移（条件）概率的转移（条件）概率后验概率：后验概率： P(xi/yj)收到收到yi后判断发送为后判断发送为xi的转移（条件）概率的转移（条件）概率阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院52 在有噪声信道中，发送符号为在有噪声信道中，发送符号为 而收到符号为而收到符号为 时所时所获得的信息量，即互信息量获得的信息量，即互信息量 。 它等于发送符号的信息量减去收到符号它等于发送符号的信息量减去收到符号y yi i后对后对x xi i的不的不确定程度：确定程度： ixjyjiyxI, jiijiyxPxPyxI22loglog,阜阳师范学院物电学院阜阳师范学院物电学院53 对所有发送为对所有发送为 而收到为而收到为 的互信息量取统计平均，的互信息量取统计平均，则得到从则得到