通信原理教学课件PPT信道与噪声

《通信原理教学课件PPT信道与噪声》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、通信原理第4章信道与噪声第4章信道与噪声信道中的噪声噪声信道中存在的不需要的电信号。又称加性干扰。按噪声来源分类人为噪声－例：开关火花、电台辐射自然噪声－例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声第4章信道与噪声热噪声来源：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0～1012Hz。热噪声电压有效值：式中k=1.3810-23（J/K）－波尔兹曼常数；T－热力学温度（ºK）；R－阻值（）；B－带宽（Hz）。性质：高斯白噪声第4章信道与噪声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

2、。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，主要是考虑起伏噪声，特别是热噪声的影响。高斯白噪声和带限白噪声白噪声n(t)定义：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声，即－双边功率谱密度或－单边功率谱密度式中n0－正常数白噪声的自相关函数：对双边功率谱密度取傅里叶反变换，得到相关函数：第4章信道与噪声第4章信道与噪声白噪声功率谱密度和其自相关函数的曲线：R()0fPn(f)n0/20n0()/2(a)功率

3、谱密度(b)自相关函数第4章信道与噪声白噪声的功率由于白噪声的带宽无限，其平均功率为无穷大，即或因此，真正“白”的噪声是不存在的，它只是构造的一种理想化的噪声形式。实际中，只要噪声的功率谱均匀分布的频率范围远远大于通信系统的工作频带，我们就可以把它视为白噪声。第4章信道与噪声高斯白噪声如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声。高斯白噪声在任意两个不同时刻上的随机变量之间，不仅是互不相关的，而且还是统计独立的。带限白噪声由于受信道特性、接收机滤波器等的作用，功率谱密度被限制在某一频带范围内的热噪声低通白噪声带通白噪声第4章信道与噪声低通白噪声定义：如果白噪声

4、通过理想矩形的低通滤波器或理想低通信道，则输出的噪声称为低通白噪声。功率谱密度自相关函数第4章信道与噪声功率谱密度和自相关函数曲线由曲线看出，这种带限白噪声只有在上得到的随机变量才不相关。R(t)01/2fH-1/2fHtn0/2fHf-fHPn(f)0(a)功率谱密度(b)自相关函数带通白噪声定义：如果白噪声通过理想矩形的带通滤波器或理想带通信道，则其输出的噪声称为带通白噪声。功率谱密度功率谱密度为第4章信道与噪声n0/20(a)功率谱密度第4章信道与噪声自相关函数t(b)自相关函数第4章信道与噪声平均功率理想实际式中Pn(f)－双边噪声功率谱密度第4章信道与噪声噪声等

5、效带宽：式中Pn(f0)－原噪声功率谱密度曲线的最大值利用噪声等效带宽的概念，在后面讨论通信系统的性能时，可以认为窄带噪声的功率谱密度在带宽Bn内是恒定的。噪声功率谱特性Pn(f)Pn(f0)接收滤波器特性噪声等效带宽第4章信道与噪声信道分类：无线信道－电磁波（含光波）有线信道－电线、光纤信道中的干扰：有源干扰－噪声无源干扰－传输特性不良第4章信道与噪声信道的数学模型信道模型的分类：调制信道编码信道编码信道调制信道第4章信道与噪声调制信道模型式中－信道输入端信号电压；－信道输出端的信号电压；－噪声电压。通常假设：这时上式变为：－信道数学模型f[ei(t)]e0(t)ei(

6、t)n(t)调制信道数学模型第4章信道与噪声一般k(t)随t变，故信道称为时变信道。因k(t)与ei(t)相乘，故称其为乘性干扰。乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。若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。第4章信道与噪声信道特性对信号传输的影响恒参信道的影响恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道…恒参信道非时变线性网络信号通过线性系统的分析方法。线性系统中无失真条件：振幅～频率特性：为水平直线时无失真左图为典型电话信道特性用插入损耗便于测量(a)插入损耗～频率特性频率(kHz)第4章信道与噪声相位～频率特性：要求

7、其为通过原点的直线，即群时延为常数时无失真群时延定义：频率(kHz)（ms）群延迟(b)群延迟～频率特性0相位～频率特性第4章信道与噪声频率失真：振幅～频率特性不良引起的频率失真波形畸变码间串扰解决办法：线性网络补偿相位失真：相位～频率特性不良引起的对语音影响不大，对数字信号影响大解决办法：同上非线性失真：可能存在于恒参信道中定义：输入电压～输出电压关系是非线性的。其他失真：频率偏移、相位抖动…非线性关系直线关系非线性特性输入电压输出电压第4章信道与噪声随参信道的影响随参信道：信道参数随时间而变化。随参信道举例：天波、