通信原理第4章-信道(修复).pptVIP

* 带宽为B(Hz)的连续信道，信道输出的信号功率为S(W)，输出加性高斯白噪声功率为N(W)，则信道容量为: 香农(Shannon)信道容量公式，简称香农公式。公式表明当信号与信道加性高斯白噪声的平均功率给定时，在具有一定频带宽度的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。 只要传输速率小于等于信道容量，则总可以找到一种信道编码方式，实现无差错传输；若传输速率大于信道容量，则不可能实现无差错传输。 4.10.2 连续信道的信道容量（香农公式） *  若噪声n(t)的单边功率谱密度为n0，则在信道带宽B内的噪声功率N=n0B。香农公式的另一形式为 香农公式可得结论： (1) 增大信号功率S可以增加信道容量，若信号功率趋于无穷大，则信道容量也趋于无穷大，即  * (2) 减小噪声功率N (或减小噪声功率谱密度n0)可以增加信道容量，若噪声功率趋于零(或噪声功率谱密度趋于零)，则信道容量趋于无穷大，即 (3) 增大信道带宽B可以增加信道容量，但不能使信道容量无限制增大。信道带宽B趋于无穷大时，信道容量的极限值为 * 4.10.3 香农公式的应用 由香农公式：对于一定的信道容量C来说，信道带宽B、信号噪声功率比S/N及传输时间三者之间可以互相转换。若增加信道带宽，可以换来信号噪声功率比的降低，反之亦然。如果信号噪声功率比不变，那么增加信道带宽可以换取传输时间的减少，等等。如果信道容量C给定，互换前的带宽和信号噪声功率比分别为B1和S1/N1，互换后的带宽和信号噪声功率比分别为B2和S2/N2，则有 B1log2(1+S1/N1)=B2 log2(1+S2/N2) 由于信道的噪声单边功率谱密度n0往往是给定的，也可写成: * 例： 设互换前信道带宽B1=3kHz，希望传输的信息速率为104b/s。为了保证这些信息能够无误地通过信道， 则要求信道容量至少要104b/s才行。 互换前，在3kHz带宽情况下，使得信息传输速率达到104b/s，要求信噪比S1/N1≈9 倍。如果将带宽进行互换，设互换后的信道带宽B2=10kHz。这时，信息传输速率仍为104b/s，则所需要的信噪比S2/N2=1 倍。 课后作业： 4－5，6，7 * *  1. 空间分集 空间分集是接收端在不同的位置上接收同一个信号，只要各位置间的距离大到一定程度，则所收到信号的衰落是相互独立的。因此，空间分集的接收机至少需要两副间隔一定距离的天线，其基本结构如图 1 所示。图中，发送端用一副天线发射，接收端用N副天线接收。 * 图1 空间分集示意图 * 2. 频率分集 频率分集是将待发送的信息分别调制到不同的载波频率上发送，只要载波频率之间的间隔大到一定程度，则接收端所接收到信号的衰落是相互独立的。 3. 角度分集 这是利用天线波束指向不同使信号不相关的原理构成的一种分集方法。 * 4. 极化分集 这是分别接收水平极化和垂直极化波的一种分集方法。 3.8.2 合并方式  在接收端采用分集方式可以得到N个衰落特性相 互独立的信号， 所谓合并就是根据某种方式把得到 的各个独立衰落信号相加后合并输出，从而获得分集 增益。常用的三种合并方式是最佳选择式、等增益相 加式和最大比值相加式 * 1. 最佳选择式 选择式合并是所有合并方式中最简单的一种， 其原理是检测所有接收机输出信号的信噪比，选择其中信噪比最大的那一路信号作为合并器的输出， 其原理图如图 2 所示。 2. 等增益合并 等增益合并原理如图 3 所示。当加权系数k1=k2=…=kN时，即为等增益合并。  * 图 2 选择式合并原理图 * 图 3 等增益合并、 最大比值合并原理 * 3.最大比值相加式 控制各支路增益，使它们分别与本支路的信噪比成正比，然后再相加得到接收信号。 三种分集合并的性能如图 3 - 22 所示。 可以看出， 在这三种合并方式中，最大比值合并的性能最好，选择式合并的性能最差。。 * 图 3 – 22 三种分集合并的性能比较 * 4.9 信道的加性噪声 恒参信道和随参信道传输特性（乘性干扰）会对信号传输产生影响，信道的加性噪声同样会对信号传输产生影响。 加性噪声与信号相互独立，并且始终存在，只能采取措施减小加性噪声的影响，不能彻底消除加性噪声。 因此，加性噪声对通信的危害不可避免。 *