《信息传输技术基础》PPT课件

能量的损失，这种能量的损失，我们称之这衰减或衰耗 。在通信工程中
称之为固有衰减，这种衰减随信道种类不同而不同，传输信道距离越长
衰减越大，其度量一般用(dB)电平表示，其dB的定义为：采用信号输入
输出端功率比值取10倍常用对数来表示，称之为分贝。
•
dB=10
(4.3)
lg P入 P出
•
在通信系统中，信号其传输一般用相对电平来表示，如果上式中
为有效性和可靠性指标，其中有效性指标常用信息传输速率、码元传
参考点为Po，输出点为Pi，若P0的单位用mw表示，则电平为dBm，称
dB毫瓦，如P单位用W表示，则电平为dBW或称为dB瓦。
度量参通数信(信)道dB由m于干1扰0 l和g 噪PPoi声影响，常(4见.4的) 信号衰减与失真 有：幅度衰减、幅度突变、相位抖动、群时延—频率失真、 频率偏移 等。 幅度衰减是指信道对不同频率信号的幅度衰减变化。 幅度突变是指接收信号幅度突然变化（增加或减小）的数值， 一般
信道带宽为3.4 kHz，试求该系统的信息速率极限值。
•
解 根据信息容量的香农极限公式，C = 3400log2 (1+1000) = 33.
89 kb/s，这个值就是该信道传输信息的理论极限速率值。
• 3．信道传输特性
• 根据传输介质是否有形，信道可以分为有线信道和无线信道。
• （1） 有线信道的传输特性
(f )
频率 0 (b)fa理想信道相f频b 特性(f )
图4.2 理想有线信道的传输特性
• （2） 无线信道传输特性
•
无线信道的传输媒介是自由空间，由电磁波携带信号。常用无线
信道的通信方式有：调幅、调频广播、无线电视、微波通信、卫星通信
、移动电话、无线寻呼等。无线信道也以幅频特性与相频特性来描述信
1 = 1.5108 b/s；当t = 60s（1分钟）时，系统信息容量为C = 150106
60 = 9109 b/s。
•
那么如果增大带宽B，能否使C一定线性增加呢？这实际上是不
可能的，香农公式回答了这一问题。数学上，香农信息容量极限表
述为 :
•
C
B log 2 (1
S) N
（4.2）
百度文库
•
其中，C为信息容量(b/s)，B为带宽(Hz)，S/N为信号与噪声的功
•
C Bt
(4.1)
其中，C为信息容量，B为系统带宽(Hz)，t为传输时间(s)。 息容量是系统带宽和传输时间的线性函数并与两者直接成正比。
•
例4.1 已知某系统的系统带宽为150MHz，分别在1秒和1分钟时
间内的传输信息量。
•
解 根据哈特律公式，当t = 1s时，系统信息容量为C = 150106
发送设备
信道
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
图4.1 通信系统的基本模型
信息源是产生消息的源。 发送设备是将信源端送出的信号变换或匹配成适合于特定信道 传接输收信端号的的接设收备设备。与发送设备实现功能相反，是将从信道接收 号相应地恢复、还原成终端设备能识别信号的设备。
C Bt
•2. 信息容量
•
1) 幅频传输特性：是信道在各频率下的衰耗与频率的关系曲线，它将 影响信号的幅度衰减量。信道的理想幅频特性要求其通带内特性 平稳，否则将导致信号幅度失真。
• 2）相频传输特性：是信道在各频率下的相位移与频率的关系曲线， 它将影响被传输信号的相位移。
衰耗 （dB）
相位移
频率
0
fa
fb
(a) 理想信道幅频特性
率之比，简称信噪比（无单位），其中N = n0B，n0为噪声单边功率
谱密度。可见，C是信道带宽和信噪比的函数，B增大的同时，噪声功
率N也增大，S/N减小，C是有限的。信道容量受“三要素”—B、n0和
S的限制，只要这三要素确定，信道容量就确定。
•
例4.2 已知某系统的信噪比为1 000 (30 dB)，标准话音频带通信
道对通过信号的影响，与有线信道类同。
•
无线通信所用的电磁波，根据频率的高低，或波长的长短，频段
划分如表4.1所示，我们通常所说的微波是指频率在0.3GHz—3GHz范围的
电磁波。
•
各波长段的频率不同，波长不同，其空间传播特性就不一样，用
途也就不同。
• （3）信道的衰减与失真
•
在信道中传递的信号，由于介质的特性，信号传输中必然会产生
信息容量是在一个给定时间内，通过一个通信系统可以传输多少信息
的一种度量。简而言之，信息容量可以是系统容纳的用户数目或系统交换、传
输及处理的信息比特数。
•
1920年贝尔电话实验室的哈特莱(R．Hartley)推导出了带宽、传输时间和
信息容量之间的关系。哈特莱定律简单地说明，带宽愈宽，传输时间愈长，能
够通过该系统传送的信息就愈多。数学上，哈特莱定律表达如下：
• ② 统外部的干扰。通信设备工作时，处于强电磁环境中，一方面受 到自然界雷电、太阳黑子活动等引起的电磁暴；另一方面受其它无线 电设备发射电磁波，市电50Hz信号的干扰。这种外界干扰，可通过降 低外界干扰源的干扰和增强通信设备的屏蔽能力来改善。
• 2) 数字传输系统性能指标
•
从数字信号传输的角度上看，数字通信系统的主要性能指标分
1) 信道中的噪声与干扰
• 信号在信道道传输中过程中，会遇到各种情况的干扰和噪声，包括各 种各样来自系统内部的噪声与外部的干扰。
• ① 统内部噪声。系统内部半导体器件中的少数载流子的随机扩散与 电子-空穴对的随机复合运动产生散弹噪声；通信设备中的元器件的 热运动（绝对温度零度以上都有）产生白噪声。以上两种噪声是不可 避免的，只能通过改良通信设备的工艺来避免或改善。
第4章 信息传输技术基础
• 4.1 信息传输和信道 • 4.2 传输技术基础 • 4.3 多路信号传输技术
4.1 信息传输和信道
• 4.1.1 信息传输的基本概念
• 1. 信道
•
信道是信号传输的通道。从系统的角度看，通信系统一般
由信源、信道、信宿、发送设备、接收设备和噪声源组成，如图4
.1所示。
信息源
•
相位抖动也会引起信号的畸变和失真，是一种线性畸变，通信
系统可以采用“均衡”措施补偿。
•
信道的相位—频率特性也经常用群时延—频率失真来衡量，所谓
群时延—频率失真是相位—频率特性对频率的导数，若相位—频率特
性用()表示，则群时延—频率特性（）为：
() d() d
(4.5)
• (4) 信道的损伤