信道编码信道容量信道带宽

摘要：信道(informationchannels)是信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道两类。可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等。无线信道有地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等。如果我们把信道的范围扩大，它还可以包括有关的变换装置，比如：发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等，我们称这种扩大的信道为广义信道，而称前者为狭义信道。提问编辑摘要目录[隐藏]1结构2无线信道3信道编码4信道容量5信道带宽6信道理论信道-结构

信道工作原理信道结构传送信息的物理性通道。信息是抽象的，但传送信息必须通过具体的媒质。例如二人对话，靠声波通过二人间的空气来传送，因而二人间的空气部分就是信道。邮政通信的信道是指运载工具及其经过的设施。无线电话的信道就是电波传播所通过的空间，有线电话的信道是电缆。每条信道都有特定的信源和信宿。在多路通信，例如载波电话中，一个电话机作为发出信息的\o"信源"信源，另一个是接收信息的信宿，它们之间的设施就是一条信道，这时传输用的电缆可以为许多条信道所共用。在理论研究中，一条信道往往被分成信道编码器、信道本身和信道译码器。人们可以变更\o"编码器"编码器、译码器以获得最佳的通信效果，因此编码器、译码器往往是指易于变动和便于设计的部分，而信道就指那些比较固定的部分。但这种划分或多或少是随意的，可按具体情况规定。例如调制解调器和纠错编译码设备一般被认为是属于信道编码器、译码器的，但有时把含有调制解调器的信道称为调制信道；含有纠错编码器、译码器的信道称为\o"编码信道"编码信道。

所有信道都有一个输入集A，一个输出集B以及两者之间的联系，如条件概率P(y│x)，x∈A，y∈B。这些参量可用来规定一条信道。

输入集就是信道所容许的输入符号的集。通常输入的是随机序列,如X1,X2,…,Xn,…,各X∈A(r=1,2,…)。随机过程在限时或限频的条件下均可化为随机序列。在规定输入集A时，也包括对各随机变量X的限制,如功率限制等。

输出集是信道可能输出的符号的集。若输出序列为Y1，Y2，…，Yn，…，各Y∈B。这些X和Y可以是数或符号，也可以是一组数或矢量。

按输入集和输出集的性质，可划分信道类型。当输入集和输出集都是离散集时，称信道为\o"离散信道"离散信道。电报信道和数据信道就属于这一类。当输入集和输出集都是连续集时，称信道为连续信道。电视和电话信道属于这一类。当输入集和输出集中一个是连续集、另一个是离散集时，则称信道为半离散信道或半连续信道。连续信道加上数字调制器或数字解调器后就是这类信道。

输入和输出之间有一定的概率联系。信道中一般都有随机干扰，因而输出符号和输入符号之间常无确定的函数关系,须用条件概率P(y1,y2,…,yn|x1,x2,…,xn)来表示。其中各x和y(r=1,2,…,n)分别是输入随机序列和输出随机序列的样,且x∈A,y∈B。当这条件概率可分解成P(y1,y2,…,yn│x1,x2,…,xn)

＝P1(y1│x1)P2(y2│x2)…Pn(yn│xn)的形式时，信道称为无记忆信道，否则就是有记忆信道。无记忆意味着某个输出样y只与相应的输入样x有关，而与前后的输入样无关。

当只与前面有限个输入样有关时，可称为有限记忆信道；当与前面无限个输入样有关，但关联性随间隔加大而趋于零时，可称为渐近有记忆信道。此外,当上式中的P1,P2，…等条件概率是同样的函数时，称为\o"平稳信道"平稳信道。这也适用于有记忆信道，即变量的下标顺序推移时，条件概率的函数形式不变。

信道容量信道容量是信道的一个参数，反映了信道所能传输的最大信息量，其大小与\o"信源"信源无关。对不同的输入概率分布，互信息一定存在最大值。我们将这个最大值定义为信道的容量。一但转移概率矩阵确定以后，信道容量也完全确定了。尽管信道容量的定义涉及到输入概率分布，但\o"信道容量"信道容量的数值与输入概率分布无关。我们将不同的输入概率分布称为试验信源，对不同的试验信源，互信息也不同。其中必有一个试验信源使互信息达到最大。这个最大值就是信道容量。

信道容量有时也表示为单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，\o"位速率"位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为\o"bps"bps。信道-信道带宽

信道带宽信道带宽是限定允许通过该信道的信号\o"下限频率"下限频率和\o"上限频率"上限频率，也就是限定了一个频率\o"通带"通带。比如一个信道允许的通带为1.5kHz至15kHz，其带宽为13.5kHz，上面这个方波信号的所有频率成分当然能从该信道通过，如果不考虑衰减、时延以及噪声等因素，通过此信道的该信号会毫不失真。信道带宽：W=f2—f1

f1是信道能通过的最低频率，f2是信道能通过的最高频率。两者都是由信道的物理特性决定的。同样，只要最低频率分量和最高频率分量都在该频率范围内的任意复合信号都能通过该信道。此外，频率为1.5kHz、4kHz、6kHz、9kHz、12kHz，15kHz以及

任意在该频带范围内的各种单频波也可以通过该信道。然而，如果一个基频为1kHz的方波，通过该信道肯定失真会很严重；方波信号若基频为2kHz，但最高谐波频率为18kHz，带宽超出了信道带宽，其9次谐波会被信道滤除，通过该信道接收到的方波没有发送的质量好；那么，如果方波信号基频为500Hz，最高频率分量是11次谐波的频率为5.5kHz，其带宽只需要5kHz，远小于信道带宽，是否就能很好地通过该信道呢？其实，该信号在信道上传输

时，基频被滤掉了，仅各次\o"谐波"谐波能够通过。信道-信道理论

信道信道是\o"信息论"信息论中的一个主要概念。它是用来传送信息的，所以理论上应解决它能无错误地传送的最大信息率，也就是计算\o"信道容量"信道容量问题，并证明这样的信息率是能达到或逼近的,最好还能知道如何实现,这就是\o"信道编码"信道编码问题。这些是\o"C.E.仙农"C.E.仙农建立信息论时提出的关于信道的理论问题。他