通信原理学习笔记（二）：信道和噪声

离道和噪声

无线信道

视线传播

根据通信距离，频率和位置的不同，电磁波的传播主要分为地波，天波（电离层反射波）和视线传播三种。

自由传播模型

只考虑信号随着传输距离增大发生衰减时，利用自有空间传播模型研究传播距离对接受功率的影响。
发射功率$P_T$,接收功率$P_R$,求传播损耗$L_{f}r$。

有线信道

信道模型可用来描述物理信道的特性及其对信号传输带来的影响。

调制信道模型

k(t)表示信道的传输特性。对于信号来说，k（t）可看场乘性干扰，n（t）是信道噪声，独立于信号而始终存在，可视为加性干扰。
不同的物理信道具有不同的传输特性k（t）。根据k（t）随时间变化的快慢，可将信道分为随参信道和恒参信道。

恒参信道
定义：k(t)不随时间变化或变化极为缓慢；有线信道通常可以看成恒参信道。
恒参信道实质上是一个时不变线性网络。

1. 恒参信道传输特性的衡量指标
   幅频特性
   相频特性
2. 无失真传输要求
   振幅特性与频率无关，即其振幅-频率曲线是一条水平直线；要求相位特性是一条通过原点的直线，或者等效的要求其传输群延时与频率无关。
3. 理想恒参信道的冲击响应与输出
4. 两种失真
   频率失真
   相位失真

随参信道
定义：k(t)随时间t随机变化，移动无线信道为随参信道。
系统函数

编码信道模型

编码后的信号是数字序列，主要关注的是数字信号经信道传输后的差错情况，即误码概率，因此编码信道的模型通常用转移概率来描述。

二进制无记忆编码信道

连续信道中的信道容量

1. 信道容量
   信道容量是指信道中信息能够无差错传输的最大平均信息速率，重点讨论高斯白噪声连续信道理论上的极限传输速率。
2. 香农公式
   对于带宽有限，平均功率有限的高斯白噪声连续信道，设信道带宽为B（Hz），信道输出信号功率为S（W），输出加性高斯噪声功率为N（W），则该信道的容量为$C_t$

令加性高斯噪声的单边功率谱密度为$n_0$，则N=$n_0$ B

由上式可知，连续信道的容量$C_t$和信道带宽B，信号功率S以及噪声功率谱密度$n_0$三个因素有关。

3. 热噪声
   热噪声是一种是由导体中电子的热震动引起的，它存在于所有电子器件和传输介质中。一般通信系统的工作频率范围内的热噪声的频谱式均匀分布的，好像白光的光谱在可见光的频谱范围内均匀分布那样，所以热噪声又称白噪声。由于热噪声是由大量电子的运动产生的，其统计特性服从高斯分布，故又称高斯白噪声。

离散信道中的信道容量

1. 离散信道容量的两种度量单位
2. 离散信道容量的计算