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《第五章 數(shù)字通信(信道容量和信道編碼)ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、5信道容量和信道編碼本章的主要內(nèi)容5.1調(diào)制與編碼的權(quán)衡5.2信道容量5.3隨機(jī)編碼2本章的主要內(nèi)容5.1調(diào)制與編碼的權(quán)衡5.2信道容量5.3隨機(jī)編碼3調(diào)制與編碼的權(quán)衡通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)差錯(cuò)概率平面帶寬效率平面調(diào)制與編碼的權(quán)衡4通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)Nyquist最小帶寬要求(W>Rs/2=1/2Ts)Shannon-Hartley容量理論(以及Shannon極限)管理規(guī)則(頻率分配)技術(shù)限制(元器件當(dāng)前發(fā)展水平)其他系統(tǒng)需求(衛(wèi)星軌道)5差錯(cuò)概率平面差錯(cuò)概率平面：差錯(cuò)概率性能曲線族所在平面。等效帶寬曲線：對(duì)于
2、給定的系統(tǒng)信息速率，差錯(cuò)概率平面的每條曲線都與一個(gè)不同的額定最小帶寬需求相關(guān)聯(lián)。6差錯(cuò)概率平面在PB和Eb/N0間權(quán)衡在PB和W間權(quán)衡在W和Eb/N0間權(quán)衡7帶寬效率平面帶寬效率平面：歸一化信道帶寬R/W(b/s/Hz)與Eb/N0的關(guān)系曲線。相關(guān)MPSK調(diào)制信號(hào)的帶寬效率：R/W=log2M，注意BPSK和QPSK需要相同的Eb/N0值，且BPSK的帶寬效率為1b/s/Hz，而QPSK的帶寬效率為2b/s/Hz，這是由于QPSK是由兩路BPSK信號(hào)有效的正交合成的。非相關(guān)正交MFSK調(diào)制信號(hào)的帶寬效率
3、(log2M)/M.注意BFSK和QFSK有相同的帶寬效率，盡管在相同的誤比特率下前者比后者需要更大的Eb/N0。因?yàn)锽FSK帶寬效率為1b/s/2Hz，而QFSK帶寬效率為2b/s/4Hz。8帶寬效率平面在PB和Eb/N0間權(quán)衡在PB和W間權(quán)衡在W和Eb/N0間權(quán)衡9調(diào)制與編碼的權(quán)衡在功率受限系統(tǒng)（power-limitedsystem）：通過改變調(diào)制和編碼方式，以犧牲帶寬為代價(jià)節(jié)約能量。(多維正交調(diào)制方式，增大M)在帶寬受限系統(tǒng)（bandwidth-limitedsystem）：使用頻帶高效調(diào)制方式
4、，以犧牲功率為代價(jià)來減少所需帶寬。(多進(jìn)制調(diào)制，PAM、PSK)1011調(diào)制與編碼的權(quán)衡調(diào)制與編碼的權(quán)衡:權(quán)衡參數(shù)：PB，W，R/W，P(或S/N)。標(biāo)識(shí)G，C，F(xiàn)表示“GAIN”，“COST”，“FIX”。差錯(cuò)概率平面對(duì)功率受限系統(tǒng)更有效，當(dāng)工作點(diǎn)在曲線間移動(dòng)時(shí)，誤比特性能一目了然，而帶寬要求只能推算，其上箭頭表示工作點(diǎn)向香農(nóng)極限方向移動(dòng)，以犧牲帶寬為代價(jià)，改善PB或降低所需傳輸功率。帶寬效率平面對(duì)帶寬受限系統(tǒng)更有效，當(dāng)工作點(diǎn)在曲線間移動(dòng)時(shí)，帶寬要求一目了然，而誤比特性能只能推算，其上箭頭表示工作點(diǎn)向
5、容量極限方向移動(dòng)，以功率增大或PB性能下降為代價(jià)，提高帶寬效率。最感興趣是固定誤比特性能（由系統(tǒng)要求限制）的箭頭。調(diào)制與編碼的權(quán)衡1213本章的主要內(nèi)容5.1調(diào)制與編碼的權(quán)衡5.2信道容量5.3隨機(jī)編碼14本章的主要內(nèi)容5.1調(diào)制與編碼的權(quán)衡5.2信道容量5.3隨機(jī)編碼信道容量信道模型信道容量以正交信號(hào)獲取信道容量信道可靠性函數(shù)15信道模型二進(jìn)制離散信道（BSC：BinarySymmetricChannal）離散無記憶信道(MDC:DiscreteMemorylessChannel)離散輸入、連續(xù)輸出信
6、道波形信道16二進(jìn)制離散信道輸入符號(hào)集X={0,1},輸出符號(hào)集Y={0,1}轉(zhuǎn)移概率矩陣17離散無記憶信道輸入符號(hào)集X={x1,x2,…,xq}，輸出符號(hào)集Y={y1,y2,…,yQ}。信道的輸出符號(hào)僅對(duì)應(yīng)時(shí)刻的一個(gè)輸入符號(hào)有關(guān),而與以前的輸入無關(guān),這種信道稱為無記憶信道或隨機(jī)信道。轉(zhuǎn)移概率矩陣18離散無記憶信道19離散輸入、連續(xù)輸出信道AWGN信道無記憶條件20波形信道輸入是波形，輸出也是波形。無記憶條件實(shí)際上，可以Nyquist采樣速率2W樣值/s采樣，在時(shí)間T內(nèi)存在N=2WT個(gè)樣值。f(t)為標(biāo)
7、準(zhǔn)正交集21信息論熵：平均信息量或平均不確定度條件熵互信息22互信息的解釋信息論23信息論信源壓縮（有效性）H（X）：壓縮前X中含有的信息量（不確定度）H（X
8、Y）：收到Y(jié)的條件下，關(guān)于X的信息量（不確定度）I（X；Y）：信源壓縮目的是使壓縮碼流Y中含有關(guān)于X的信息量I（X；Y）最?。M足一定失真度條件），便于節(jié)省傳輸帶寬，即H（X
9、Y）最大。設(shè)計(jì)信源壓縮編碼信道P（Y
10、X）。2425信息論信道傳輸（可靠性）H（X）：傳輸前X中含有的信息量（不確定度）H（X
11、Y）：收到Y(jié)的條件下，關(guān)于X的信息量（不確定
12、度）I（X；Y）：通信傳輸目的就是使接收信號(hào)Y中含有關(guān)于X的信息量I（X；Y）最大，即在已知Y的條件下，關(guān)于X的不確定度H（X
13、Y）最小。通過波形編碼調(diào)制和信道編碼來設(shè)計(jì)發(fā)送信息X的概率分布P（X）。信道容量考慮DMC信道，輸入符號(hào)集X={x1,x2,…,xq}，輸出符號(hào)集Y={y1,y2,…,yQ}。信道轉(zhuǎn)移概率p(yj
14、xi),則信道容量為若信道平均傳輸一個(gè)符號(hào)需要t秒種，則單位時(shí)間的信道容量記為Ct=C/t，單位:bit/S信道容量的
