无线信道的作用及在通信系统中的应用举例

信道是指发射端和接收端之间的传播媒介。由于无线信道的开放性和时变性，无线信道的物理特性非常复杂，我们只能借助数学手段来近似刻画物理信道。描述无线信道的目的是通过一定的技术手段获取信息参数，便于信道估计，进而根据信道信息和接收信号，得到发射信号，这也是通信的出发点。

任何通信系统都可以抽象成为图3-2的形式，在此系统中，用户甲给用户乙打电话，中间经过复杂的无线信道。具体来讲，用户甲的发射信号X，经过信道H后，用户乙收到接收信号Y。通信的目标就是通过接收信号Y判断并复原发射信号X。这就需要接收端不但知道Y的情况下，还要知道信道H，才能恢复发射信号X。显然，接收端可以获得Y的信息，但获取信道H就需要通过类似训练序列的方式得到。

图3-2 信道模型示意图

通过类似训练序列进行信道估计的过程可以描述如下：

在不知道信道的情况下，发射端将数值输入到系统中，得到一个输出。例如：输入“1”，系统输出为“3”；输入“2”，系统输出为“5”；输入“3”，系统输出为“7”；经过一个较长时间的训练，就可以得出系统的响应函数应为Y=2X+1。当然，这只是信道估计的一个比喻，实际系统要复杂得多。

在知道信道模型后，若收到一个数值Y=13，将其带入到响应函数Y=2X+1中，就可以计算出输入信号应为X=6。

信道如同生活中其他的容器一样，是有容量的，设信道的输入端加入单边功率谱密度为n₀（单位：W/Hz）的加性高斯白噪声，信道的带宽为B（单位：Hz），信号功率为S（单位：W），则通过这种信道无差错传输的最大信息速率C（单位：bit/s）为(www.xing528.com)

C=Blog₂[1+S/（n₀B）] （3-1）

这个C值就称为信道容量，上式就是著名的香农公式。因为n₀B就是噪声功率，令N=n₀B，则香农公式也可写成

C=Blog₂（1+S/N） （3-2）

举例

信号与系统在生活中的应用。

在信息学科，“信号与系统”是一门专业基础课，但学习该门课的意义并非人人都知道，实际上，现实生活中有各种各样的信号与系统的例子。

在B超或CT系统中，需要发射电磁信号（输入信号X），该信号在人体内（系统H）进行传播，最后在接收端得到反射或透射信号（输出信号Y）。由于发射信号X和接收信号Y可以测量，由此可以推算出经过的系统H的一些特性，进而利用医学手段判断患者的病情。