第3章.信道与信道容量ppt课件.ppt

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1、第3章信道与信道容量第3章信道与信道容量信道分类和表示参数离散单个符号信道及其容量离散序列信道及其容量连续信道及其容量23.1信道分类和表示参数信道的分类信道参数33.1.1信道的分类信道信道就是信息传输的通道。在通信中，信道按其物理组成常被分成微波信道、光纤信道、电缆信道等。信号在这些信道中传输的过程遵循不同的物理规律，通信技术必须研究信号在这些信道中传输时的特性。信息论不研究信号在信道中传输的物理过程，并假定信道的传输特性已知，这样信息论就可以抽象地将信道用下图所示的模型来描述。43.1.1信道

2、的分类信道输入量X(随机过程)输出量Y(随机过程)信道53.1.1信道的分类信道分类可以根据不同的角度进行分类。63.1.1信道的分类信道分类按用户数量：单用户信道只有一个输入端和一个输出端，信息单向传输。多用户多用户信道输入端和输出端至少有一个端存在两个以上用户，信息双向传输。73.1.1信道的分类信道分类按输入端和输出端关系：无反馈信道输出端的信号不反馈到输入端。反馈信道输出信号通过一定途径反馈到输入端。83.1.1信道的分类信道分类按信道参数与时间的关系：固定参数信道参数信道不随时间变化而变化

3、，如光纤、电缆信道。时变参数信道信道参数随时间变化而变化，如无线信道。93.1.1信道的分类信道分类按噪声种类：随机差错信道噪声独立随机地影响每个传输码元，如以高斯白噪声为主体的信道。突发差错信道噪声、干扰的影响是前后相关的，错误成串出现，如实际的衰落信道、码间干扰信道。由于这两类噪声导致的差错特性不同，因而需要选择不同的纠错编码方法。103.1.1信道的分类信道分类按输入输出特点：离散信道输入输出信号在时间和幅度上均离散。连续信道信号的符号是连续的，而时间是离散的。半离散半连续信道输入和输出两个信

4、号中有一个是离散的，另一个是连续的。波形信道输入和输出信号在时间和幅度上均连续。113.1.2信道参数信道参数输入量X(随机过程)输出量Y(随机过程)信道123.1.2信道参数信道分类及其参数描述根据信道是否存在干扰及其有无记忆，可以将信道分为下面三大类：1）无干扰（无噪声）信道2）有干扰无记忆信道3）有干扰有记忆信道133.1.2信道参数无干扰（无噪声）信道信道的输出信号Y与输入信号X之间有确定的关系Y=f(X)已知X后就确知Y，转移概率为：注意：无干扰信道并不一定要求输入信号和输出信号相等，只要

5、有确定的对应关系，就可以由输入信号惟一确定输出信号。143.1.2信道参数有干扰无记忆信道信道的输出信号Y与输入信号X之间没有确定的关系，但转移概率满足下列情况：即每个输出信号只与当前的输入信号之间有转移概率关系，而与其他非该时刻的输入信号、输出信号都无关，也就是无记忆性。153.1.2信道参数有干扰无记忆信道按照输入输出信号的符号数目，有干扰信道可以进一步划分为：（1）二进制离散信道（2）离散无记忆信道（3）离散输入、连续输出信道（4）波形信道163.1.2信道参数二进制离散信道（BinarySy

6、mmetricChannel,BSC）输入符号X取值{0,1}；输出符号Y取值{0,1}。信道转移概率为：传输发生错误的概率无错误传输的概率173.1.2信道参数二进制离散信道（BinarySymmetricChannel,BSC）183.1.2信道参数离散无记忆信道（DiscreteMemorylessChannel,DMC）193.1.2信道参数离散无记忆信道（DiscreteMemorylessChannel,DMC）BSC是DMC的一种特例。203.1.2信道参数离散输入、连续输出信道波形信

7、道213.1.2信道参数有干扰有记忆信道存在码间干扰，输出信号不但与当前的信号有关，还与以前的输入信号有关。223.2离散单个符号信道及其容量信息传输率将信道中平均每个符号所能传送的信息量定义为信道的信息传输率R，即信道的信息传输率就是平均互信息。233.2离散单个符号信道及其容量信息传输率有时需要了解的是信道在单位时间内平均传输的信息量，若已知平均传输一个符号所需的时间为t秒，则将信道在单位时间内平均传输的信息量定义为信息传输速率，即：注意：信息传输率243.2离散单个符号信道及其容量信道容量25

8、3.2离散单个符号信道及其容量信道容量有时关心单位时间内的信道容量，若已知平均传输一个符号所需的时间为t秒，则：注意：信道容量263.2离散单个符号信道及其容量信道容量对于特定的信道，信道容量是个定值，但在传输信息时信道能否提供其最大传输能力，则取决与输入端的概率分布。273.2离散单个符号信道及其容量信道容量的计算对于一般信道，信道容量计算相当复杂，我们只讨论某些特殊类型的信道：无干扰离散信道无嗓无损信道有噪无损信道无噪有损信道对称DMC信道准对称DMC信道一般DM