類(lèi)似信噪比及其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　引言

　　在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收信噪功率譜密度比(Pr/N0)、接收位能量與噪聲功率譜密度比(Eb/N0)，以及其它類(lèi)似的信噪比(SNR)常常被不太準(zhǔn)確地定義在接收電路的輸入點(diǎn)處。這種不精確性來(lái)自于一些常見(jiàn)的不確定性，包括應(yīng)該在哪里定義和測(cè)量這些SNR，以及對(duì)于接收系統(tǒng)中的Eb/N0而言，恰當(dāng)而準(zhǔn)確的參考點(diǎn)應(yīng)該位于何處等問(wèn)題。這種不確定性必然會(huì)導(dǎo)致誤差，它與本地SNR測(cè)量對(duì)應(yīng)于一個(gè)系統(tǒng)SNR模型這一錯(cuò)誤假設(shè)(實(shí)際情況并不總是如此)混雜在一起。此外，接收電路設(shè)計(jì)工程師常常在接收電路內(nèi)部為SNR(以及系統(tǒng)溫度)模型選擇一個(gè)物理位置，它不同于系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師通常用作參考的位置。為了減小潛在誤差，設(shè)計(jì)工程師需要明確地區(qū)分測(cè)量和模型，而且必須完整地理解對(duì)這些接收電路SNR參數(shù)的模擬是如何發(fā)展演變的。此外，通過(guò)認(rèn)識(shí)通信系統(tǒng)中各方面的差異(應(yīng)該在哪里測(cè)量SNR和系統(tǒng)溫度)，可以避免在系統(tǒng)分析中犯錯(cuò)誤。

　　電路元件模型

　　一個(gè)數(shù)字通信接收電路系統(tǒng)(圖1)包括一個(gè)接收天線，一條損耗線，一個(gè)主要由放大器、相關(guān)器或匹配濾波器和采樣器組成的接收電路，以及一個(gè)執(zhí)行離散判決的檢測(cè)器功能塊。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，接收電路功能塊中的下變頻和均衡等功能沒(méi)有顯示出來(lái)，整個(gè)接收電路功能塊將被當(dāng)作單個(gè)電路元件來(lái)看待。假設(shè)損壞接收信號(hào)的熱噪聲具有平坦的功率譜密度，其幅度為N0 = kT (W/Hz)，其中k為玻耳茲曼常數(shù)，T為開(kāi)爾文單位的溫度值。

　　圖1接收電路系統(tǒng)

　　圖2噪聲溫度輸入源

　　有效噪聲溫度的概念是一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，它允許設(shè)計(jì)工程師將電路元件的內(nèi)部噪聲表示為理想電路的噪聲溫度輸入源。圖2a是將這一概念應(yīng)用于放大器和衰減器的情況，并總結(jié)了兩個(gè)關(guān)系方程：

　　TR=(F-1)290 Kelvin (1)

　　TL=(L-1)290 Kelvin (2)

　　其中TR和TL分別為放大器(接收電路)和衰減器(損耗線)的有效溫度，F(xiàn)和L分別代表噪聲譜和損耗因子。圖2b是應(yīng)用于一對(duì)級(jí)聯(lián)電路元件(一條損耗線加上一個(gè)放大器)的模型，其中損耗線的增益可表示為1/L。

　　因此，復(fù)合噪聲溫度Tcomp可表示為：

　　Tcomp=TL + LTR (3)

　　多測(cè)量點(diǎn)模式

　　在接收電路中的某處進(jìn)行SNR測(cè)量時(shí)，T代表該處的本地噪聲溫度(Tlocal)。如圖3所示，Tlocal(其效果可在選擇的某個(gè)觀察點(diǎn)或參考點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量)代表源噪聲功率。負(fù)載的影響忽略不計(jì)，因?yàn)橛?jì)算SNR時(shí)它將被抵消。

　　 圖3 多點(diǎn)接收系統(tǒng)