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通信原理电子教案
广东海洋大学信息学院
2012年9月
《通信原理》电子教案
授课班级:通信1103班、通信1104班
授课教师:广东海洋大学信息学院梁能
信道的加性噪声●前述研究乘性干扰k(t),下面讨论信道中的加性噪声n(t)。●虽独立于有用信号却始终干扰有用信号。 (1)人为噪声--来源于无关的其他信号源。如:外台信号、开关接触噪声、电火花等。 (2)自然噪声--指自然界存在的各种电磁波源。如:闪电、大气中磁暴、银河系噪声及其他宇宙噪声等。 (4)内部噪声--来源于信道本身所包含的各种电子器件、转换器以及天线或传输线等。如:热噪声、散弹噪声、电源哼声等。

从噪声性质来区分可有:
(1)单频噪声:是一种连续波干扰,如外台干扰。特点:干扰频率是固定、带宽很窄,在频率轴上的位置可以实测。可以预先设法防止或避开(频率、方向)。
(2)脉冲干扰:在时间上无规则的突发的噪声。如电火花、天电干扰中的雷电。特点:幅度大、持续时间短、间歇期长、占据频带宽(高频衰减快)。对模拟信号影响不大,对数字信号影响严重(纠错编码解决)。
(3)起伏噪声:是以热噪声热噪声、散弹噪声、和宇宙噪声为代表的噪声。特点:无论从时域内还是频域内,他们总是存在的。
结论:起伏噪声来自信道本身,对信号传输的影响不可避免,是通信系统最基本的噪声源(影响通信质量的主要因素)。
加性噪声 n(t)的统计特性
通过对加性噪声进行分析,可归纳如下特性:
● n(t)是分散在通信系统各处的噪声的集中表现。
● n(t)的主要代表是起伏噪声。也是散弹噪声、热噪声、宇宙噪声的集中表示。
●起伏噪声的统计特性:分析时,皆看为高斯白噪声。
●
高斯白噪声
窄带高斯噪声
BPF
解调器
(功率谱密度如图)
图3-26 带通型噪声的功率谱密度
●等效噪声带宽的概念
假设 Pn(ω)在ω0及-ω0处分别有最大值 Pn(ω0)及Pn(-ω0),则该噪声带宽
Pn(ω)
fc
-fc
0
f
Bn
Bn
Pn(f0)
Bn的意义----图中虚线下的面积等于功率谱密度曲线下的面积。
注:此定义适用于今后常见的窄带高斯噪声。
信道容量的概念
1. 信道容量的定义
在信息论中,称信道无差错传输信息的最大信息速率为信道容量,记之为C。
信道可以分为:离散信道(编码信道)和连续信道(调制信道)。
2. 山农定理/公式
对于连续信道,如果信道带宽为B(Hz)并且受到加性高斯白噪声的干扰,则其信道容量C的理论公式为:
其中:
n0 ---高斯白噪声的功率谱密度(W/Hz);
N---白噪声的平均功率(W);
S---信号的平均功率(W);
S/N---存在于信道中的信噪比。
意义:当信道特性(B、 S和n0)给定以后,上式表示在具有一定频带宽度的信道中,理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。
3. 关于山农公式的几点讨论
(1)在给定B、S/B的情况下,信道的极限传输能力为C,而且此时能够做到无差错传输(即差错率为零)。
(2)提高信噪比,可提高信道容量。
(3)增加信道带宽,也可有限的增加信道的容量。但

(4)信道容量可以通过系统带宽与信噪比的互换而保持不变。
例:设有一幅图像,在电话线上实现传真传输,×106个象素,每个象素12个亮度电平,电话线有3KHz带宽、30dB信噪比。求:在该标准电话线上传一传真图片需最小传输时间T=?
解:象素信息量 I象素=log212 = (bit)
图片信息量 I图象=×106×=×106(bit)
信道容量 C =Blog2(1+ S/N)=3×103log2(1+1000) =×103 (bit/s)
于是 Rbmax = C (一般 Rb≤C)
T= I图象/C = ×106/×103
= ×103s = (分)
小同轴:B=3MHz →T=
大同轴:B=60MHz →T= =13ms