信息论作业P02014236徐涛

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信息论作业P02014236徐涛

问题一：

1.对于信源的发送和接收，我们日常生活中有哪些应用？举例说明其工作原理与信息论的关系。

发电报：发送方将文字按固定方式转为长短信号，输入发报机，发报机按发出信息的要求，而发出不同频率和波长的电流，电报信息通过专用的交换线路以电信号的方式发送出去，被接收方收到并翻译成文字。这体现了信源的发送和接收的全过程，其中文字转化使用的编码即为信源编码，接收者翻译的过程即为解码。

 写信为：写字的过程就是对信源进行编码，不同的语言进行书写就是不同的编码方式，接着由邮政专车运输就是对信道进行编码，小偷即窃听者可以在这一过程窃取传输的信息，收到信件后阅读的过程就是解码。在这一整个系列中的所有原理都与信息论息息相关，信息论就是以信源的发送和接受等知识为基础进行发

问题二：.在面临香农公式被逼近极限，未来无线通信会朝着哪些方向发展？结合信息论谈一下自己的见解。

 香农公式，通信工程学术语，是香农（Shannon）提出并严格证明的“在被高斯白噪声干扰的信道中，计算最大信息传送速率。而信道容量，是理论上的一个极限值，被称为香农极限。由香农公式，对于单信道而言，要增加信道容量C，有三种方式：或增加带宽B，或增加信号功率S，或减少噪声或干扰信号的功率N。
    随着无线通信的发展，带宽也好，功率也好，这些资源只会越来越紧张，香农公式也将越来越逼近极限，空间中无线电的相互干扰也只会越来越大。
        对于有多个输入和多个输出的信道而言，即使不改变以上三个条件，只要能保证该系统中的各输入源或输出源的信号可以彼此区分，就可以提高总的信道容量。
运用多输入与输出技术
　　对于无线通信而言，MIMO是指在基站上使用更多数量的天线。这当然就意味着在不增加频带和功率的情况下增加信道容量。
　　最能在直观上体现这种信道容量增加的，是波束赋形（beam forming）技术。
　　我们都很清楚，无线电波是一种电磁波，和水波、声波一样，有相干现象。如图3所示，如果使用很多天线发射同样频率的电磁波，控制好发射的波的相位，就可以让这个信号向一个或几个特定的方向传播。这样的信号不仅能量集中，远距离传输时功率也不会急剧降低，还可以区分不同的空间位置。利用这种区分度，也就相当于建立了更多的信道。
　　而MIMO的一般解释要涉及无线电信号的基本传输模型，这里我就不展开讲解了。只是给出当接收和发射天线都比较多时，其信道容量的常见的估计公式：
C=min（mR，mT）Blog2（1+S/N）
　　这里mT和mR分别是信道中发射和接收天线的数量，min表示mT和mR两者中的最小值。可见，天线数量的增加，大大提升了系统的信道容量。

散研究。

问题三：在通信系统中，除了常见的高斯白噪声还有哪些噪声会对我们无线传输造成影响？ 

 自然噪声：主要有大气噪声、太阳噪声和银河噪声
        人为噪声：由汽车点火系统、电机电器、电力线等产生的电磁辐射造成。在城市中各种噪声源比较集中，故城市的人为噪声(也称城市噪声)比郊区大，大城市的人为噪声比中小城市大。随着汽车数量的日益增多，汽车点火系统噪声已成为城市噪声的重要来源。
        发射机噪声：主要是由振荡器、倍频器、调制器以及电源脉冲等造成的。一般的发射机，在无调制状况下，发射机存在着以载频为中心，在相当宽的频率范围内存在着噪声分量，其幅值比载频低70~90dB.