無噪聲信道

信道是指網路信息傳輸的通道，噪聲是由系統中的分子的運動產生，會降低信道的數據傳輸速率。無噪聲信道指的就是信道中沒有噪聲干擾的傳輸信道。實際信道總是有噪聲的，其最大數據傳輸率由香農定律給出。所以完全無噪聲的信道現實中是不存在。

基本介紹

• 中文名：無噪聲信道
• 外文名：Noiseless channel
• 所屬垂類：計算機網路用語
• 解釋：網路信息傳輸的通道
• 相關概念：噪聲產生，信道

簡介

短波通信工作頻率固定，無法任意選擇，並且電離層每天的變化很大，長期觀察的預測資料無法反映實時的信道參數，並且長期預測查資料無法考慮多徑效應和電台干擾等多種因素，導致實際短波通信質量無法令人滿意。因此，為了能夠避開干擾，尋找具有良好傳播條件的無噪聲信道，經過多年的研究，許多研究者發現可以採用自適應技術提高短波通信質量。

噪聲

低壓電力線路與其他通信信道相比較，通信信道更加複雜，信道噪聲也並不僅僅表現為加性高斯白噪聲。根據國內外論文的科研成果，認為共有五種噪聲存在於低壓電力線載波通信環境中，依次為有色背景噪聲、窄帶噪聲、異步於工頻的周期脈衝噪聲、同步於工頻的周期脈衝噪聲和隨機脈衝噪聲，如圖 3-1 所示。前三種可歸類為背景噪聲，後兩者可歸類為脈衝噪聲。

有色背景噪聲

有色背景噪聲的功率譜密度相對較低，隨時間變化緩慢。主要由各種低功率的噪聲源產生，它的頻率干擾範圍可達 30MHz。這種噪聲可以表示為白噪聲源通過濾波生成的。由自回歸模型（Autoregressive，簡稱 AR 模型）理論，可以把它看做是白噪聲通過一個特定的 AR 濾波器得到的。

窄帶噪聲

窄帶噪聲可由 N 個獨立的正弦函式疊加來產生。

隨機脈衝噪聲

隨機脈衝噪聲對數據傳輸的影響程度主要表現在脈衝的幅度、脈衝的寬度和時間間隔。脈衝噪聲強度一般比背景噪聲高很多。電力線上隨機脈衝噪聲可以採用衰減的正弦波或者衰減正弦波的疊加。

信道

信息是抽象的，但傳送信息必須通過具體的媒質。例如二人對話，靠聲波通過二人間的空氣來傳送，因而二人間的空氣部分就是信道。郵政通信的信道是指運載工具及其經過的設施。無線電話的信道就是電波傳播所通過的空間，有線電話的信道是電纜。每條信道都有特定的信源和信宿。在多路通信，例如載波電話中，一個電話機作為發出信息的信源，另一個是接收信息的信宿，它們之間的設施就是一條信道，這時傳輸用的電纜可以為許多條信道所共用。在理論研究中，一條信道往往被分成信道編碼器、信道本身和信道解碼器。人們可以變更編碼器、解碼器以獲得最佳的通信效果，因此編碼器、解碼器往往是指易於變動和便於設計的部分，而信道就指那些比較固定的部分。但這種劃分或多或少是隨意的，可按具體情況規定。例如數據機和糾錯編解碼設備一般被認為是屬於信道編碼器、解碼器的，但有時把含有數據機的信道稱為調製信道；含有糾錯編碼器、解碼器的信道稱為編碼信道。

研究展望

在實際套用中，信道噪聲是不可避免的；有許多研究者對信道噪聲進行了分析，並取得了一定的研究成果。例如Minyi Huang等人對一階離散時問多智慧型體系統在固定非定向拓撲結構通信信道中的噪聲影響進行了研究：給出了均方和幾乎可以確定(almost sure)的一致概念，並且表明一個隨機逼近型增益能夠減少噪聲的不利影響¨o；他們在後續研究中擴展到了切換通信網路拓撲的情況中。TaoLi和Ji—Feng Zhang證明了隨機逼近型增益不僅是保證離散時問一階多智慧型體系統均方一致的充分條件而且還是其必要條件怛J。需要指出的是，最近的工作中大多是關於一階積分的多智慧型體系統中通信信道的噪聲研究，但是許多機械系統並不是一階系統。Long Cheng和Zeng—Guang Hou等人證明了二階積分多智慧型體系統在含有測量噪聲的網路中達到一致的充分必要條件。針對丟包的問題，有利用歷史信息重構出丟包時的數據進行補償的，也有根據卡爾曼濾波估計出新的數據對丟失的數據包進行補償的口，還有根據當前的數據對以後的Ⅳ個周期內的數據進行預測，當丟包發生時用預測的數據代替丟失的數據進行系統控制帕。

自適應通信技術及其套用

在短波通信過程中，自適應技術可以有效地測量信號傳輸和系統環境的變化，自動地改變傳輸信號參數，尋求一種最佳的通信路徑，抵禦干擾，提高通信質量。目前，短波通信發展過程中，自適應技術已經得到了廣泛的研究和改進，產生了諸如自適應功率、自適應均衡、自適應傳輸速率、自適應頻率或自適應調頻等技術，大大地提高了短波傳輸效果。目前，自適應通信技術已經在短波頻率管理、2G-ALE 得到了廣泛的套用。頻率管理系統中，短波自適應系統完成的任務很多，其最為關鍵的就是實時探測信道的特性和噪聲干擾的分布情況，以便能夠為策略和分析信道，為通信需求提供最佳的信道選擇依據。為了能夠完成上述任務，需要採用一種被稱為實時信道估值技術（RTCE），該技術可以分析信道參數，測量信道的傳輸環境，尋找最佳通信頻率，構建一個最佳化的通信鏈路。目前，常用的 RTCE 技術包括多種，比如電離層脈衝探測、導頻探測和 8FSK 探測等。短波頻率管理系統探測的結果可以有效地反饋整個短波頻段的資源占用情況，目前許多的通信企業都將其固化在軟體系統中，在市場上進行了廣泛的銷售。頻率管理系統具有通信與探測分離的特徵，並且探測設備較為昂貴，因此其已經逐漸退出了自適應通信技術套用市場。短波頻率管理系統套用的時代又被稱為自適應控制的初級時代（1G-ALE）。隨著數字通信技術、微處理器等基礎理論的研究和進步，到了上個世紀 80 年代中期。短波通信已經可以直接使用 RTCE 技術完成信道的探測、估值，並且能夠構建有效的通信鏈路，基於 RTCE 技術的電台也越來越多。這一類的電台都可以實時地進行信道最佳化和選擇，降低了時變、多徑和噪聲干擾，保證通信鏈路始終工作在具有最佳信號的信道上，同時採用高速 DSP 晶片，RTCE 已經作為一個嵌入式構件集成在通信設備上，大大地降低了 RTCE 的成本，提高了操作的方便性。

隨著自適應通信技術的快速發展和進步，短波通信已經得到的廣泛的套用，第三代自適應通信技術已經逐漸誕生，並且第三代自適應通信技術採用了更多的新技術，短波通信性能也更加的優越，比如在信道通信技術方面，頻率自適應技術持續改進，擴頻和跳頻技術已經進入到了實用階段，跳頻速率已經達到 5000H/s，並且這些技術都已經在新的短波通信系統中得到了套用。在終端技術發展方面，OADM 技術已經在短波通信信道上實現了更快的傳輸速率，16kbit/s～64kbit/s；在通信軟體研發方面，軟體無線電技術也得到了改進和發展，也使得短波具有靈活的通信性能。