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倍噪比

发布时间:2014/8/20 18:54:21 访问次数:775

   噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。 IRFD9110PBF由于噪声是随机产生的,它的瞬时值有时会很大。因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误(1误判为0或O误判为1)。但噪声的影响是相对的。如果信号相对较强,那么噪声的影响就相对较小。因此,信噪比就很重要。所谓信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比,常记为S/N,并用分贝(dB)作为度量单位。即:

   信噪比(dB)=10 10910(S/N) (dB)    (2-1)

   例如,当S/N= 10时,信噪比为10 dB,而当S/N=1 000时,信噪比为30 dB。

   在1948年,信息论的创始人香农(Shannon)推导出了著名的香农公式。香农公式指出:信道的极限信息传输速率C是

   C=形lOg2(1+S/N)   (b/s)    (2-2)

   式中,∥为信道的带宽(以Hz为单位);S为信道内所传信号的平均功率;Ⅳ为信道内部的高斯噪声功率。香农公式的推导可在通信原理教科书中找到,这里只给出结果。

   香农公式表明,信道的带宽或信道中的信噪比越大,信息的极限传输速率就越高。香农公式指出了信息传输速率的上限。香农公式的意义在于:只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率,就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。不过,香农没有告诉我们具体的实现方法。这要由研究通信的专家去寻找。

   从以上所讲的不难看出,对于频带宽度已确定的信道,如果信噪比也不能再提高了,并且码元传输速率也达到了上限值,那么还有什么办法提高信息的传输速率呢?这就是用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。我们可以用个简单的例子来说明这个问题。

   假定我们的基带信号足:

   101011000110111010- -

   如果直接传送,则每一个码元所携带的信息量是1bit。现将信号中的每3个比特编为一个组,即101,011,000,110,111,010…,。3个比特共有8种不同的排列。我们可以用不同的调制方法来表示这样的信号。例如,用8种不同的振幅,或8种不同的频率,或8种不同的相位进行调制。假定我们采用相位调制,用相位cPo表示000,(p1表示001,cP2表示010,(p7表示111。这样,原来的18个码元的信号就转换为由6个新的码元(即每三个bit构成一个新的码元)组成的信号:

   101011000110111010--=cPs(p3cPo (p6 (p7 cP2"'

   也就是说,若以同样的速率发送码元,则同样时间所传送的信息量就提高到了3倍。

   自从香农公式发表后,各种新的信号处理和调制方法不断出现,其目的都是为了尽可能地接近香农公式给出的传输速率极限。在实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。这是因为在实际信道中,信号还要受到其他一些损伤,如各种脉冲干扰和在传输中产生的失真等等。这些因素在香农公式的推导过程中并未考虑。



   噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。 IRFD9110PBF由于噪声是随机产生的,它的瞬时值有时会很大。因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误(1误判为0或O误判为1)。但噪声的影响是相对的。如果信号相对较强,那么噪声的影响就相对较小。因此,信噪比就很重要。所谓信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比,常记为S/N,并用分贝(dB)作为度量单位。即:

   信噪比(dB)=10 10910(S/N) (dB)    (2-1)

   例如,当S/N= 10时,信噪比为10 dB,而当S/N=1 000时,信噪比为30 dB。

   在1948年,信息论的创始人香农(Shannon)推导出了著名的香农公式。香农公式指出:信道的极限信息传输速率C是

   C=形lOg2(1+S/N)   (b/s)    (2-2)

   式中,∥为信道的带宽(以Hz为单位);S为信道内所传信号的平均功率;Ⅳ为信道内部的高斯噪声功率。香农公式的推导可在通信原理教科书中找到,这里只给出结果。

   香农公式表明,信道的带宽或信道中的信噪比越大,信息的极限传输速率就越高。香农公式指出了信息传输速率的上限。香农公式的意义在于:只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率,就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。不过,香农没有告诉我们具体的实现方法。这要由研究通信的专家去寻找。

   从以上所讲的不难看出,对于频带宽度已确定的信道,如果信噪比也不能再提高了,并且码元传输速率也达到了上限值,那么还有什么办法提高信息的传输速率呢?这就是用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。我们可以用个简单的例子来说明这个问题。

   假定我们的基带信号足:

   101011000110111010- -

   如果直接传送,则每一个码元所携带的信息量是1bit。现将信号中的每3个比特编为一个组,即101,011,000,110,111,010…,。3个比特共有8种不同的排列。我们可以用不同的调制方法来表示这样的信号。例如,用8种不同的振幅,或8种不同的频率,或8种不同的相位进行调制。假定我们采用相位调制,用相位cPo表示000,(p1表示001,cP2表示010,(p7表示111。这样,原来的18个码元的信号就转换为由6个新的码元(即每三个bit构成一个新的码元)组成的信号:

   101011000110111010--=cPs(p3cPo (p6 (p7 cP2"'

   也就是说,若以同样的速率发送码元,则同样时间所传送的信息量就提高到了3倍。

   自从香农公式发表后,各种新的信号处理和调制方法不断出现,其目的都是为了尽可能地接近香农公式给出的传输速率极限。在实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。这是因为在实际信道中,信号还要受到其他一些损伤,如各种脉冲干扰和在传输中产生的失真等等。这些因素在香农公式的推导过程中并未考虑。



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