2-lx-通信概论-信道解析.ppt

通信概论通信概论东北大学网 1 无线信道无线信道 2 有线信道有线信道 3 信道数学模型信道数学模型 4 信道特性对信号传输的影响信道特性对信号传输的影响 5 信道中的噪声信道中的噪声 6 信道容量信道容量信信 道道本章内容简介本章内容简介通信概论通信概论东北大学网 引言引言信道概念：信道概念： 信道是信源向信宿发送和传输信息信号的通道信道是信源向信宿发送和传输信息信号的通道狭义信道：狭义信道： 指信息收发设备之间的传输媒体如电缆、光纤、无线指信息收发设备之间的传输媒体如电缆、光纤、无线电波等广义信道：广义信道： 不仅包括传输媒体，还包括特定媒体传输所必须的信号不仅包括传输媒体，还包括特定媒体传输所必须的信号变换设备如编解码器（信源、信道、传输编解码）、调制变换设备如编解码器（信源、信道、传输编解码）、调制解调器、光电转换器、放大器、滤波器、中继设备等解调器、光电转换器、放大器、滤波器、中继设备等信道分类：信道分类： 模拟信道与数字信道、有线信道与无线信道、窄带信道模拟信道与数字信道、有线信道与无线信道、窄带信道与宽带信道等。

与宽带信道等 一个通信系统的传输信道往往不是单一的一个通信系统的传输信道往往不是单一的线、双绞线、同线、双绞线、同轴电缆、光纤传输信轴电缆、光纤传输信道无线电波、红外线等无线电波、红外线等传输信道传输信道►根据信号波长（或频率）划分： 长波、中波、短波、超短波、微波等►根据传播路径（或机理）划分： 视距传播、电离层反射、对流层散射等典型的模拟信道是典型的模拟信道是调制信道调制信道典型的数字信道是典型的数字信道是编码信道编码信道信信 道道通信概论通信概论东北大学网 引言（引言（调制信道调制信道与与编码信道编码信道））调制信道调制信道与与编码信道编码信道分别是模拟信道与数字信道的典分别是模拟信道与数字信道的典型例子调制器解调器发送转换器接收转换器传输媒体调制信道编码信道自编码器去译码器图图1 调制信道与编码信道调制信道与编码信道信信 道道通信概论通信概论东北大学网1 无线信道无线信道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信信 道道什么是电磁波？什么是电磁波？通信概论通信概论东北大学网一一 地球大气层的结构：地球大气层的结构：对流层：地面上 0 ~ 10 km平流层：约10 ～ 60 km电离层：约60 ～ 400 km地 面对流层平流层电离层10 km60 km0 km图2 大气层的结构信信 道道通信概论通信概论东北大学网传播路径地 面图3 地波传播地 面信号传播路径图 4 天波传播二二 电磁波的分类：电磁波的分类：1 地波地波频率频率 < 2 MHz有绕射能力有绕射能力距离：数百或数千千米距离：数百或数千千米 2 天波天波频率：频率：2 ~ 30 MHz特点：被电离层反射特点：被电离层反射一次反射距离：一次反射距离：< 4000 km寂静区寂静区信信 道道通信概论通信概论东北大学网■ 短波：短波：指波长在指波长在100m — 10m（（对应信号载波频率对应信号载波频率3MHz — 30MHz））的无线电波。

的无线电波■ 电离层：电离层：距离地面高度为距离地面高度为60km — 600km的大气层称为电离层的大气层称为电离层信信 道道 天波又称为电离层反射波，天波传播借助于电离层的一天波又称为电离层反射波，天波传播借助于电离层的一次反射或多次反射可传输几千千米，乃至上万千米的距离次反射或多次反射可传输几千千米，乃至上万千米的距离这种信道也被称为短波电离层反射信道这种信道也被称为短波电离层反射信道通信概论通信概论东北大学网短波电离层反射信道短波电离层反射信道(1) 传播路径传播路径4000kmDEF1F2反射层反射层吸收层吸收层■ 电离层：电离层：□ 各个层次的高度、厚度、电子密度等都会随时间变化各个层次的高度、厚度、电子密度等都会随时间变化□ 一次或多次反射的距离也会发生变化，且与入射角有关一次或多次反射的距离也会发生变化，且与入射角有关□ 不同层次（不同层次（F1、、F2））的不同高度上都会产生反射的不同高度上都会产生反射地球地球地面高度为地面高度为60km — 400km入射角入射角φo信信 道道通信概论通信概论东北大学网短波电离层反射信道短波电离层反射信道(2) 工作频率工作频率□ 最高可用频率与电离层的电子密度有关，与入射角有关。

最高可用频率与电离层的电子密度有关，与入射角有关■ 关于电离层反射信道的工作频率：关于电离层反射信道的工作频率：□ 电离层高度、厚度、电子密度是变化的，能够随电离层变电离层高度、厚度、电子密度是变化的，能够随电离层变化调整工作频率、入射角才能满足一定距离下的最佳通信化调整工作频率、入射角才能满足一定距离下的最佳通信□ 夜间夜间F2层电子密度低，须降低工作频率，否则信号会穿透电层电子密度低，须降低工作频率，否则信号会穿透电离层□ 夜间夜间D层和层和F1消失，消失，E层吸收减小，允许工作频率降低层吸收减小，允许工作频率降低信信 道道通信概论通信概论东北大学网短波电离层反射信道短波电离层反射信道(3) 多径传播多径传播DEF1F2反射层反射层吸收层吸收层■ 一次反射与两次反射一次反射与两次反射地球地球发送发送接收接收一次反射与两次反射一次反射与两次反射反射高度不同反射高度不同■ 反射高度不同反射高度不同■ 漫射现象（略）漫射现象（略）■ 寻常波与非寻常波（略）寻常波与非寻常波（略）信信 道道通信概论通信概论东北大学网短波电离层反射信道短波电离层反射信道(4) 电离层反射信道特点电离层反射信道特点 ■ 优点优点① ① 要求功率小，设备成本低。

要求功率小，设备成本低② ② 传播距离远传播距离远③ ③ 受地形影响小受地形影响小④ ④ 不易受人为破坏不易受人为破坏⑤ ⑤ 有一定的带宽或传输容量有一定的带宽或传输容量 ■ 缺点缺点① ① 干扰电平高干扰电平高② ② 存在快衰落和多径时延失真存在快衰落和多径时延失真③ ③ 传输可靠性差传输可靠性差④ ④ 需要经常改换工作频率，导致使用复杂需要经常改换工作频率，导致使用复杂信信 道道通信概论通信概论东北大学网3 视线传播：视线传播：频率频率 > 30 MHz距离距离: 和天线高度有关和天线高度有关 式中，式中，D – 收发天线间距离收发天线间距离(km)[例例] 若若D = 50 km，则，则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中继通信中继通信卫星通信：静止卫星、移动卫星卫星通信：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 5 视线传播图6 无线电中继m信信 道道通信概论通信概论东北大学网(1)无线电视距传播信道无线电视距传播信道无线电视距传播无线电视距传播无线电中继信道无线电中继信道信信 道道通信概论通信概论东北大学网(2) 卫星中继信道卫星中继信道卫星中继信道卫星中继信道通信卫星通信卫星通信卫星通信卫星信信 道道通信概论通信概论东北大学网(3) 平流层通信平流层通信信信 道道 平流层通信是指用位于平流层的高空平台电台代替卫星平流层通信是指用位于平流层的高空平台电台代替卫星作为基站的通信，平台高度距地面作为基站的通信，平台高度距地面17km～～22km。

可以用冲可以用冲氮飞艇、气球或太阳能动力飞机作为安置转发站的平台若氮飞艇、气球或太阳能动力飞机作为安置转发站的平台若高度在高度在20km，则可以实现地面覆盖半径约，则可以实现地面覆盖半径约500km的通信区的通信区若在平流层安置若在平流层安置250个冲氮飞艇，可以实现覆盖全球个冲氮飞艇，可以实现覆盖全球90％以上％以上人口的地区人口的地区 平流层通信系统与卫星通信系统相比，费用低廉、延迟时平流层通信系统与卫星通信系统相比，费用低廉、延迟时间小、建设快、容量大间小、建设快、容量大通信概论通信概论东北大学网电离层对于传播的影响电离层对于传播的影响反射反射散射散射大气层对于传播的影响大气层对于传播的影响散射散射吸收吸收频率(GHz)(a) 氧气和水蒸气（浓度7.5 g/m3）的衰减频率(GHz)(b) 降雨的衰减衰减(dB/km)衰减 (dB/km)水蒸气氧气降雨率图7 大气衰减信信 道道三三 电磁波在传播时受到电磁波在传播时受到的影响的影响通信概论通信概论东北大学网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信信 道道四四 散射传播散射传播通信概论通信概论东北大学网对流层散射信道对流层散射信道地球地球发送发送接收接收共同照射区的不共同照射区的不均匀散射气团均匀散射气团图图 8 对流层散射信道传播路径对流层散射信道传播路径信信 道道通信概论通信概论东北大学网信信 道道流星余迹散射流星余迹散射 流星余迹散射特点流星余迹散射特点 －－ 高度高度80 ~ 120 km，长度，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于存留时间：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 9 流星余迹散射通信流星余迹通信概论通信概论东北大学网2 有线信道有线信道信信 道道■ 明线明线 （如用户线）（如用户线）■ 对称电缆对称电缆 （如五类双绞线、中继线）（如五类双绞线、中继线）■ 同轴电缆同轴电缆 （如有线电视进户线、中继线）（如有线电视进户线、中继线）电缆中的电缆中的线对线对数量可以数量可以不同，不同，线径线径也可不同。

也可不同表表1 三种有线电信道的性能三种有线电信道的性能 线路类型线路类型 通话路数通话路数 频率范围频率范围/kHz 增音段长度增音段长度/km 架空明线架空明线 1+3 0.3—27 300 架空明线架空明线 1+3+12 0.3 —150 120 对称电缆对称电缆 24 12 —108 35 对称电缆对称电缆 60 12 —252 15 小同轴电缆小同轴电缆 300 60 —1300 8 小同轴电缆小同轴电缆 960 60 —4100 4 中同轴电缆中同轴电缆 1800 300—9000 6 中同轴电缆中同轴电缆 2700 300—12000 4.5 中同轴电缆中同轴电缆 10800 300—60000 1.5通信概论通信概论东北大学网信信 道道一一 明线明线 明线是指平明线是指平行架设在电线杆行架设在电线杆上的架空线路。

上的架空线路它本身是导电裸它本身是导电裸线或带电绝缘的线或带电绝缘的导线它的传输导线它的传输损耗低，但易受损耗低，但易受天气和环境的影天气和环境的影响，对外界噪声响，对外界噪声干扰较敏感干扰较敏感通信概论通信概论东北大学网二二 对称电缆：由许多对双绞线组成对称电缆：由许多对双绞线组成图 10 双绞线导体绝缘层信信 道道通信概论通信概论东北大学网信信 道道通信概论通信概论东北大学网信信 道道导体金属编织网保护层实心介质图 11 同轴线三三 同轴电缆同轴电缆通信概论通信概论东北大学网四四 光纤光纤结构结构纤芯纤芯包层包层按折射率分类按折射率分类阶跃型阶跃型梯度型梯度型按模式分类按模式分类多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤折射率n1n2折射率n1n27～10125折射率n1n2单模阶跃折射率光纤单模阶跃折射率光纤图 12 光纤结构示意图(a)(b)(c)信信 道道全反射演示.swf通信概论通信概论东北大学网 信信 道道通信概论通信概论东北大学网光纤信道光纤信道光源光源光调制器光调制器耦合器耦合器基带处理基带处理基带电信号基带电信号耦合器耦合器光检测器光检测器基带处理基带处理基带电信号基带电信号光纤线路光纤线路发发送送端端接接收收端端图图 13 光纤通信系统光纤通信系统■ 光纤与光缆光纤与光缆■ 光波长光波长■ 单模光纤与多模光纤单模光纤与多模光纤■ 光纤的光纤的色散色散与与衰耗衰耗信信 道道光纤通信的优点光纤通信的优点■ 无中继传输距离长；无中继传输距离长；■ 系统频带宽、容量大；系统频带宽、容量大；■ 具有极强的抗电磁干扰能力。

具有极强的抗电磁干扰能力通信概论通信概论东北大学网信信 道道色散图解通信概论通信概论东北大学网 信信 道道3 信道数学模型信道数学模型 (调制信道调制信道数学模型数学模型)编码信道调制信道图 14 信道模型的分类通信概论通信概论东北大学网3 信道数学模型信道数学模型 ——3.1调制信道调制信道数学模型数学模型时变时变线性线性系统系统ei(t)eo(t)图图 15 调制信道调制信道模型模型(二对端网络二对端网络)调制信道调制信道输出输出eo(t)与与输入输入ei(t)关系：关系： eo(t) = f [ei(t)] + n(t)加性噪声加性噪声时变信道特性影响时变信道特性影响 eo(t) = k(t)ei(t) + n(t)时变信道特性影响常描述为一种干扰：时变信道特性影响常描述为一种干扰：乘性干扰乘性干扰信信 道道通信概论通信概论东北大学网式中式中 －－ 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f [ei(t)]e0(t)ei(t)n(t)图图 16 调制信道数学模型调制信道数学模型3.1调制信道调制信道数学模型数学模型信信 道道通信概论通信概论东北大学网因k(t)随t变，故信道称为时变信道因k(t)与 相乘，故称其为乘性干扰因k(t)作随机变化，故又称信道为随参信道若k(t)变化很慢或很小，则称信道为恒参信道乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰信信 道道3.1调制信道调制信道数学模型数学模型通信概论通信概论东北大学网3.1 信道数学模型信道数学模型 (调制信道调制信道数学模型数学模型)调制信道调制信道(模拟信道模拟信道)对信号对信号(模拟信号模拟信号)传输的影响：传输的影响：衡量衡量调制信道调制信道(模拟信道模拟信道)优劣的标准：优劣的标准：模拟信道模拟信道输出信号输出信号输入信号输入信号噪声噪声n(t)无失真、无畸变无失真、无畸变有失真、有畸变有失真、有畸变有失真、有畸变有失真、有畸变失真原因：失真原因：■噪声的影响噪声的影响■信道信道(线性系统线性系统)特性不理想特性不理想■信道特性时变信道特性时变■失真度或畸变度失真度或畸变度■信噪比信噪比(输出信号功率与输出噪声功率之比输出信号功率与输出噪声功率之比）或信干比）或信干比有些失真在接收端往往无法察有些失真在接收端往往无法察觉，难以去除。

觉，难以去除信信 道道通信概论通信概论东北大学网3 信道数学模型（信道数学模型（调制信道调制信道与与编码信道编码信道））3.2 编码信道编码信道数学模型数学模型产生失真、畸变产生失真、畸变判决电平判决电平发送时钟发送时钟判决时钟判决时钟传输信道传输信道输出信号输出信号输入信号输入信号噪声噪声n(t)0 1 0 1 1 0抽样判决抽样判决0 1 0 1 1 0没发生误码没发生误码编码信道编码信道质量优劣的标准是考察接收码元是否会发质量优劣的标准是考察接收码元是否会发生错误由于信道特性和噪声的影响，也会使得传生错误由于信道特性和噪声的影响，也会使得传输信号波形发生失真或畸变，但是失真不一定会误输信号波形发生失真或畸变，但是失真不一定会误码误码的概率（码误码的概率（误码率误码率）与接收波形的失真有关，）与接收波形的失真有关，因此与传输信道输出的因此与传输信道输出的信噪比信噪比有关信信 道道通信概论通信概论东北大学网3 信道数学模型（信道数学模型（调制信道调制信道与与编码信道编码信道））3.2 编码信道编码信道数学模型数学模型——码的码的转移概率转移概率P(i/j)■二进制数字编码信道二进制数字编码信道发送码元为发送码元为j，，而接收码而接收码元为元为i的概率。

的概率0101发送端发送端接收端接收端P(0/0)P(1/0)P(1/1)P(0/1)P(0/0)+P(1/0)=1P(0/1)+P(1/1)=1P(0/1)、、P(1/0)是是错误接收概率错误接收概率P(0/0)、、P(1/1)是是正确接收概率正确接收概率系统的误码率是？系统的误码率是？系统的误码率系统的误码率 Pe=P(0)P(1/0)+ P(1)P(0/1)信信 道道通信概论通信概论东北大学网3 信道数学模型（信道数学模型（调制信道调制信道与与编码信道编码信道））3.2 编码信道编码信道数学模型数学模型■M进制数字编码信道进制数字编码信道系统误码率是？系统误码率是？P(0/0)P(1/0)P(M-1/0)P(2/0)P(0/1)P(1/1)P(2/1)P(M-1/1)P(0/2)P(2/2)P(1/2)P(M-1/2)P(0/M-1)P(M-1/M-1)P(1/M-1)P(2/M-1)01发发送送端端接接收收端端2M-1012M-1信信 道道通信概论通信概论东北大学网信信 道道4 信道特性对信号传输的影响信道特性对信号传输的影响■ 恒参信道是指信道的特性参数长期不变或变化恒参信道是指信道的特性参数长期不变或变化非常缓慢非常缓慢。

前述有线信道（光纤与电缆）、无线电视距传播信道、微波前述有线信道（光纤与电缆）、无线电视距传播信道、微波及卫星中继信道都属于恒参信道及卫星中继信道都属于恒参信道■ 恒参信道可以用恒参信道可以用时不变线性系统时不变线性系统来描述■ 恒参信道对信号传输的影响主要表现为：恒参信道对信号传输的影响主要表现为：幅度幅度-频率畸变频率畸变和和相位相位-频率畸变频率畸变可以认为在一次通信过程中是不变的可以认为在一次通信过程中是不变的4.1恒参信道及其对信号传输的影响恒参信道及其对信号传输的影响通信概论通信概论东北大学网4.2 随参信道特性及其对信号传输的影响随参信道特性及其对信号传输的影响■ 随参信道特性参数（衰耗与时延）随时间快速变化随参信道特性参数（衰耗与时延）随时间快速变化■ 随参信道多存在多径传播随参信道多存在多径传播 随参信道随参信道是一种是一种时变多径传播信道时变多径传播信道：： ● ● 对信号的衰耗随时间而变化；对信号的衰耗随时间而变化； ● ● 传输的时延随时间而变化；传输的时延随时间而变化； ● ● 多径传播多径传播 信信 道道通信概论通信概论东北大学网随参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。

随参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变随参信道举例：天波、地波、视距传播、散射传播随参信道举例：天波、地波、视距传播、散射传播…多径效应多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象径传播现象 信信 道道4.2 随参信道特性及其对信号传输的影响随参信道特性及其对信号传输的影响通信概论通信概论东北大学网随机噪声（单频噪声、脉冲噪声、起伏噪声）随机噪声（单频噪声、脉冲噪声、起伏噪声）特别是起伏噪声，是各类噪声中最难解决的特别是起伏噪声，是各类噪声中最难解决的人为噪声人为噪声：外台干扰、电器开关接触、：外台干扰、电器开关接触、点火辐射、荧光灯、微波炉干扰等点火辐射、荧光灯、微波炉干扰等自然噪声自然噪声：闪电、大气电暴、银河系噪：闪电、大气电暴、银河系噪声等内部噪声内部噪声：热噪声、散弹噪声、自激震：热噪声、散弹噪声、自激震荡、电源噪声等荡、电源噪声等5 信道的加性噪声信道的加性噪声噪声噪声具有一定确知性的噪声具有一定确知性的噪声随机噪声随机噪声信信 道道通信概论通信概论东北大学网热噪声热噪声来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。

来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动 频率范围：均匀分布在大约频率范围：均匀分布在大约 0 ～～ 1012 Hz热噪声电压有效值：热噪声电压有效值： 式中式中k = 1.38   10-23（（J/K）） －－ 玻尔兹曼常数；玻尔兹曼常数； T －－ 热力学温度（热力学温度（K）；）； R －－ 阻值（阻值（ ）；）； B －－ 带宽（带宽（Hz）性质：高斯白噪声性质：高斯白噪声5 信道的加性噪声信道的加性噪声信信 道道通信概论通信概论东北大学网按噪声性质分类按噪声性质分类脉冲噪声：是突发性地产生的，幅度很大，其持续脉冲噪声：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其频谱较宽电火花就是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一种典型的脉冲噪声 窄带噪声：来自相邻电台或其他电子设备，其频谱窄带噪声：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看作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是一种非所需的连续的已调正弦波起伏噪声：包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声起伏噪声：包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声和宇宙噪声等。

和宇宙噪声等讨论噪声对于通信系统的影响时，主要是考虑起伏讨论噪声对于通信系统的影响时，主要是考虑起伏噪声，特别是热噪声的影响噪声，特别是热噪声的影响信信 道道通信概论通信概论东北大学网热噪声热噪声：：0—1013Hz散弹噪声散弹噪声：： 0—108Hz宇宙噪声宇宙噪声：：0 —3×108Hz5 信道的加性噪声信道的加性噪声起伏起伏噪声噪声信信 道道通信概论通信概论东北大学网6 信道容量概念信道容量概念信道容量信道容量定义为信道能够传输的最大平均信息速率定义为信道能够传输的最大平均信息速率反映了信道可靠传输信息的能力单位反映了信道可靠传输信息的能力单位bit/s、、kbit/s、、Mbit/s无差错信道（无噪声、信道特性理想）的信道容量无差错信道（无噪声、信道特性理想）的信道容量可以无限大表明信道可以容许信息源以任意大的可以无限大表明信道可以容许信息源以任意大的速率发送信息速率发送信息实际信道都是有差错信道（存在噪声、信道特性非实际信道都是有差错信道（存在噪声、信道特性非理想），其信道容量取决于单位时间信息源发出信理想），其信道容量取决于单位时间信息源发出信息量息量rH(x)与信息出错丢失的信息量与信息出错丢失的信息量rH(x/y) 的差值。

的差值信信 道道通信概论通信概论东北大学网6.1 离散信道的信道容量离散信道的信道容量信信 道道两种不同的度量单位：C － 每个符号能够传输的平均信息量最大值Ct － 单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大值两者之间可以互换式中式中 r －－ 单位时间内信道传输的符号数单位时间内信道传输的符号数(比特比特/符符号号)(比特比特/秒秒)通信概论通信概论东北大学网无噪声信道无噪声信道信道模型信道模型发送符号和接收符号发送符号和接收符号有一一对应关系有一一对应关系 此时此时P(xi /yj) = 0；； H(x/y) = 0因为，平均信息量因为，平均信息量 / 符号符号 ＝＝H(x) – H(x/y)所以在无噪声条件下，从接收一个符号获得的平均信息量为所以在无噪声条件下，从接收一个符号获得的平均信息量为H(x)而原来在有噪声条件下，从一个符号获得的平均信息量而原来在有噪声条件下，从一个符号获得的平均信息量为为[H(x)－－H(x/y)]这再次说明这再次说明H(x/y)即为因噪声而损失的即为因噪声而损失的平均信息量平均信息量x1x2x3y3y2y1接收端发送端。

yn图 17 无噪声信道模型P(xi)P(y1/x1)P(yn/xn)P(yj)xn信信 道道通信概论通信概论东北大学网二进制信源的熵二进制信源的熵设发送设发送“1”的概率的概率P(1) =  ，，则发送则发送“0”的概率的概率P(0) ＝＝ 1 -  当当  从从0变到变到1时，信源的熵时，信源的熵H( )可以写成：可以写成：按照上式画出的曲线按照上式画出的曲线：：由此图可见，当由此图可见，当  ＝＝ 1/2时，时，此信源的熵达到最大值此信源的熵达到最大值这时两个符号的出现概率相等，这时两个符号的出现概率相等，其不确定性最大其不确定性最大图 18 二进制信源的熵H()信信 道道通信概论通信概论东北大学网6 信道容量概念信道容量概念6.1 离散信道的信道容量离散信道的信道容量: (信源的熵信源的熵)(传输每符号丢失信息量传输每符号丢失信息量)对于信源不同符号发送概率取最大值。

对于信源不同符号发送概率取最大值对于二进制信源，当对于二进制信源，当■ “0”和和“1”出错概率相同时，信源输出：出错概率相同时，信源输出：p(0)=p(1)；；■ “0”的出错概率大于的出错概率大于“1” 时，信源输出：时，信源输出：p(0)小于小于p(1)信信 道道通信概论通信概论东北大学网■ 当当no=0或或S=∞时，似乎信道容量可以无限大，实际上是不可时，似乎信道容量可以无限大，实际上是不可能的■ 当当B=∞时，似乎信道容量也可以无限大，实际上则不然，因时，似乎信道容量也可以无限大，实际上则不然，因为伴随为伴随B的增大，噪声功率也会增大，可以证明的增大，噪声功率也会增大，可以证明 6 信道容量概念信道容量概念 6.2 连续信道的信道容量连续信道的信道容量: 香农香农(Shannon)公式公式 信信 道道通信概论通信概论东北大学网①①先求所需的先求所需的信息速率信息速率R②②再求再求所需的所需的信道带宽信道带宽B6 信道容量概念信道容量概念例例 黑白电视图像传输黑白电视图像传输: 300000像素像素/幅图幅图,8亮度电平等概出现亮度电平等概出现,传输速率传输速率25幅图幅图/秒秒,接收图像信噪比为接收图像信噪比为30dB,求信道带宽？求信道带宽？信信 道道通信概论通信概论东北大学网交换机交换机交换机交换机PBXPBXCTI LinkCTI Link交换机交换机交换机交换机PBXPBXCTI W/SCTI W/SPSTNPSTNL LA AN N本章结束信信 道道。