通信技术-43-信道噪声及信道容量课件.ppt

1、 信 道信道分类信道模型恒参/随参信道特性对信号传输的影响信道噪声信道容量 本章内容:信道噪声4.5 1.何谓何谓噪声噪声n 按噪声 2.噪声类型噪声类型人为噪声自然噪声 内部噪声 （如热噪声）脉冲噪声 窄带/单频噪声 起伏噪声 （热噪声、散弹噪声和宇宙噪声）起伏噪声n 按噪声热噪声：式中 k=1.38 10-23（J/K）波兹曼常数 T 热力学温度（K）R 阻值（）B 带宽（Hz）热噪声电压有效值：)V(4kTRBV 归纳l代表：起伏噪声（热噪声等）l性质：高斯白噪声l n(t)BPF 窄带高斯噪声0()(W/Hz)2nnPf)(2)(0nRn222exp21)(nnnvvfdffPNn)(

2、l 平均功率：l 噪声等效带宽：l 功率谱：噪声等效带宽 Pn(f)接收滤波器特性 通过通过宽度为宽度为Bn的矩形滤波器的噪声功率的矩形滤波器的噪声功率 =通过实际接收滤波器的噪声功率。通过实际接收滤波器的噪声功率。000()()2()()nnnnnPf dfPffPfBdPf 物理 意义Pn(f0)信道容量4.6 指信道能够无差错传输时的最大平均信息速率式中，P(xi)发送符号xi的概率（i=1,2,3,n）（1）信源发送的平均信息量（熵）niiixPxPxH12)(log)()(（2）因信道噪声而损失的平均信息量mjnijijijyxPyxPyPyxH112)/(log)/()()/(式中

3、，P(yj)收到yj的概率（j=1,2,3,m）；P(xi/yj)收到yj后判断发送的是xi的转移概率4.6.1 离散信道容量（3）信息传输速率 R 信道每秒传输的平均信息量H(x)H(x/y)是接收端得到的平均信息量()-(/)(b/s)rRH xH x y r 信道每秒传输的符号数为（符号速率）最大信息传输速率：对一切可能的信源概率分布，求R的最大值：t()()max max()(/)(b/s)P xP xCRr H xH x y含义：每个符号能够传输的最大平均信息量()max()(/)(b/)P xCH xH x y符号（4）信道容量 Ct 等价式：S 信号平均功率（W）；B 带宽（Hz

4、）n0 噪声单边功率谱密度；N=n0B 噪声功率（W）由香农信息论香农信息论可证，白噪声背景下的连续信道容量为:香农公式香农公式等价式：等价式：4.6.2 连续信道容量意义：含义：信道容量 C依赖于 B、S 和 n0 增大 S 可增加 C，若S ，则C ；减小 n0 可增加 C，若n0 0，则C；增大 B 可增加 C，但不能使 C无限制增大。当 B 时，C 将趋向一个定值：结论：200limlimlog(1)1.44BBSSCBn Bn 信道容量和带宽关系S/n0S/n0BC1.44(S/n0)l C一定时，信道带宽B、信噪比S/N、传输时间t 三者之间可以互相转换。l 增加B，可以换取S/N的降低；反之亦然。l 若S/N不变，增加B，可以换取 t 的减少。应用：312 10 b/sC【例如例如】221loglog 123.58 bit()iiIP x62.25 108.055MbitiII图片min269.4totalItsC3223log(1)3 10l1og(1)29902b/s0SCBN 30dB每个像素的信息量一幅图片的信息量解：解：例例 谢谢！