第7讲 信道中的噪声、信道容量
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（3）起伏噪声：是以热噪声热噪声、散弹噪声、和宇宙 噪声为代表的噪声。特点：无论从时域内还是频域内，他们 总是存在的。 结论：起伏噪声来自信道本身，对信号传输的影响不可避免， 是通信系统最基本的噪声源（影响通信质量的主要因素）。
通信原理
第3章 信道与噪声
3. 加性噪声 n(t)的统计特性
通过对加性噪声进行分析，可归纳如下特性：
第3章 信道与噪声
2.常见的随机噪声分类 从噪声性质来区分可有：
（1）单频噪声：是一种连续波干扰，如外台干扰。特点： 干扰频率是固定、带宽很窄，在频率轴上的位置可以实测。 可以预先设法防止或避开（频率、方向）。
（2）脉冲干扰 ：在时间上无规则的突发的噪声。如电火 花、天电干扰中的雷电。特点：幅度大、持续时间短、间歇 期长、占据频带宽（高频衰减快）。对模拟信号影响不大，对 数字信号影响严重（纠错编码解决）。
通信原理
第3章 信道与噪声
3.5 信道容量的概念 1. 信道容量的定义
在信息论中，称信道无差错传输信息的最大信息速率 为信道容量，记之为C。
信道可以分为：离散信道（编码信道）和连续信道 （调制信道）。
通信原理
第3章 信道与噪声
2. 山农定理/公式
对于连续信道，如果信道带宽为B（Hz）并且受到加性高 斯白噪声的干扰，则其信道容量C的理论公式为：
=29.9×10源自文库 （bit/s）
于是
Rbmax = C (一般 Rb≤C） T= I图象 /C = 8.06×106/29.9×103
= 0.269×103s = 4.5（分）
小同轴：B＝3MHz →T= 0.27s 大同轴：B＝60MHz →T= 0.013s＝13ms
通信原理
第3章 信道与噪声
通信原理电子教案
广东海洋大学信息学院 2012年9月
《通信原理》电子教案
授课班级：通信1103班、通信1104班 授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能
第3章 信道与噪声
3.4 信道的加性噪声
●前述研究乘性干扰k(t),下面讨论信道中的加性噪声n(t)。 ●虽独立于有用信号却始终干扰有用信号。 1.噪声的来源
Pn(ω) Bn
Pn(f0)
●等效噪声带宽的概念
-fc
0
fc
f
假设 Pn(ω)在ω0及-ω0处分别有最大值 Pn(ω0)及Pn(-ω0)，则该
噪声带宽
Bn
Pn ()df 2Pn (0 )
0 Pn ()df Pn (0 )
Bn的意义----图中虚线下的面积等于功率谱密度曲线下的面积。 注：此定义适用于今后常见的窄带高斯噪声。
信息量的极限数值。
通信原理
第3章 信道与噪声
3. 关于山农公式的几点讨论
（1）在给定B、S/B的情况下，信道的极限传输能
力为C，而且此时能够做到无差错传输（即差错率为
零）。
（2）提高信噪比，可提高信道容量。
（3）增加信道带宽，也可有限的增加信道的容量。
但
S
S
lim C B
n0
log2
e
1.44
n0
（4）信道容量可以通过系统带宽与信噪比的互换而保
持不变。
通信原理
第3章 信道与噪声
例：设有一幅图像，在电话线上实现传真传输，大约需传 2.25×106个象素，每个象素12个亮度电平，电话线有3KHz带 宽、30dB信噪比。求:在该标准电话线上传一传真图片需最小 传输时间T=？
解：象素信息量 I象素 =log212 =3.58 （bit） 图片信息量 I图象=2.25×106×3.58=8.06×106（bit） 信道容量 C =Blog2（1+ S/N)=3×103log2（1+1000）
作业： P85习题4-7 。
通信原理
C
B log2
1
S N
B log2
1
S n0 B
其中：
n0 ---高斯白噪声的功率谱密度（W/Hz）； N---白噪声的平均功率（W）；
S---信号的平均功率（W）；
S/N---存在于信道中的信噪比。
(b / s)
意义：当信道特性（B、 S和n0）给定以后，上式表示在具
有一定频带宽度的信道中，理论上单位时间内可能传输的
（1）人为噪声－－来源于无关的其他信号源。如：外台 信号、开关接触噪声、电火花等。
（2）自然噪声－－指自然界存在的各种电磁波源。如： 闪电、大气中磁暴、银河系噪声及其他宇宙噪声等。
（4）内部噪声－－来源于信道本身所包含的各种电子器 件、转换器以及天线或传输线等。如：热噪声、散弹噪声、 电源哼声等。
通信原理
● n(t)是分散在通信系统各处的噪声的集中表现。
● n(t)的主要代表是起伏噪声。也是散弹噪声、热噪声、宇
宙噪声的集中表示。
●起伏噪声的统计特性：分析时，皆看为高斯白噪声。
● 高斯白噪声 BPF
解调器
窄带高斯噪声 (功率谱密度如图)
通信原理
第3章 信道与噪声
图3-26 带通型噪声的功率谱密度 Bn
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第3章 信道与噪声
3. 加性噪声 n(t)的统计特性
通过对加性噪声进行分析，可归纳如下特性：
第3章 信道与噪声
2.常见的随机噪声分类 从噪声性质来区分可有：
（1）单频噪声：是一种连续波干扰，如外台干扰。特点： 干扰频率是固定、带宽很窄，在频率轴上的位置可以实测。 可以预先设法防止或避开（频率、方向）。
（2）脉冲干扰 ：在时间上无规则的突发的噪声。如电火 花、天电干扰中的雷电。特点：幅度大、持续时间短、间歇 期长、占据频带宽（高频衰减快）。对模拟信号影响不大，对 数字信号影响严重（纠错编码解决）。
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第3章 信道与噪声
3.5 信道容量的概念 1. 信道容量的定义
在信息论中，称信道无差错传输信息的最大信息速率 为信道容量，记之为C。
信道可以分为：离散信道（编码信道）和连续信道 （调制信道）。
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第3章 信道与噪声
2. 山农定理/公式
对于连续信道，如果信道带宽为B（Hz）并且受到加性高 斯白噪声的干扰，则其信道容量C的理论公式为：
=29.9×10源自文库 （bit/s）
于是
Rbmax = C (一般 Rb≤C） T= I图象 /C = 8.06×106/29.9×103
= 0.269×103s = 4.5（分）
小同轴：B＝3MHz →T= 0.27s 大同轴：B＝60MHz →T= 0.013s＝13ms
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广东海洋大学信息学院 2012年9月
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授课班级：通信1103班、通信1104班 授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能
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3.4 信道的加性噪声
●前述研究乘性干扰k(t),下面讨论信道中的加性噪声n(t)。 ●虽独立于有用信号却始终干扰有用信号。 1.噪声的来源
Pn(ω) Bn
Pn(f0)
●等效噪声带宽的概念
-fc
0
fc
f
假设 Pn(ω)在ω0及-ω0处分别有最大值 Pn(ω0)及Pn(-ω0)，则该
噪声带宽
Bn
Pn ()df 2Pn (0 )
0 Pn ()df Pn (0 )
Bn的意义----图中虚线下的面积等于功率谱密度曲线下的面积。 注：此定义适用于今后常见的窄带高斯噪声。
信息量的极限数值。
通信原理
第3章 信道与噪声
3. 关于山农公式的几点讨论
（1）在给定B、S/B的情况下，信道的极限传输能
力为C，而且此时能够做到无差错传输（即差错率为
零）。
（2）提高信噪比，可提高信道容量。
（3）增加信道带宽，也可有限的增加信道的容量。
但
S
S
lim C B
n0
log2
e
1.44
n0
（4）信道容量可以通过系统带宽与信噪比的互换而保
持不变。
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第3章 信道与噪声
例：设有一幅图像，在电话线上实现传真传输，大约需传 2.25×106个象素，每个象素12个亮度电平，电话线有3KHz带 宽、30dB信噪比。求:在该标准电话线上传一传真图片需最小 传输时间T=？
解：象素信息量 I象素 =log212 =3.58 （bit） 图片信息量 I图象=2.25×106×3.58=8.06×106（bit） 信道容量 C =Blog2（1+ S/N)=3×103log2（1+1000）
作业： P85习题4-7 。
通信原理
C
B log2
1
S N
B log2
1
S n0 B
其中：
n0 ---高斯白噪声的功率谱密度（W/Hz）； N---白噪声的平均功率（W）；
S---信号的平均功率（W）；
S/N---存在于信道中的信噪比。
(b / s)
意义：当信道特性（B、 S和n0）给定以后，上式表示在具
有一定频带宽度的信道中，理论上单位时间内可能传输的
（1）人为噪声－－来源于无关的其他信号源。如：外台 信号、开关接触噪声、电火花等。
（2）自然噪声－－指自然界存在的各种电磁波源。如： 闪电、大气中磁暴、银河系噪声及其他宇宙噪声等。
（4）内部噪声－－来源于信道本身所包含的各种电子器 件、转换器以及天线或传输线等。如：热噪声、散弹噪声、 电源哼声等。
通信原理
● n(t)是分散在通信系统各处的噪声的集中表现。
● n(t)的主要代表是起伏噪声。也是散弹噪声、热噪声、宇
宙噪声的集中表示。
●起伏噪声的统计特性：分析时，皆看为高斯白噪声。
● 高斯白噪声 BPF
解调器
窄带高斯噪声 (功率谱密度如图)
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第3章 信道与噪声
图3-26 带通型噪声的功率谱密度 Bn