類(lèi)似信噪比及其在設計中的應用

　　引言

　　在數字通信系統中，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，包括應該在哪里定義和測量這些SNR，以及對于接收系統中的Eb/N0而言，恰當而準確的參考點(diǎn)應該位于何處等問(wèn)題。這種不確定性必然會(huì )導致誤差，它與本地SNR測量對應于一個(gè)系統SNR模型這一錯誤假設(實(shí)際情況并不總是如此)混雜在一起。此外，接收電路設計工程師常常在接收電路內部為SNR(以及系統溫度)模型選擇一個(gè)物理位置，它不同于系統設計工程師通常用作參考的位置。為了減小潛在誤差，設計工程師需要明確地區分測量和模型，而且必須完整地理解對這些接收電路SNR參數的模擬是如何發(fā)展演變的。此外，通過(guò)認識通信系統中各方面的差異(應該在哪里測量SNR和系統溫度)，可以避免在系統分析中犯錯誤。

　　電路元件模型

　　一個(gè)數字通信接收電路系統(圖1)包括一個(gè)接收天線(xiàn)，一條損耗線(xiàn)，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)執行離散判決的檢測器功能塊。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作單個(gè)電路元件來(lái)看待。假設損壞接收信號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，T為開(kāi)爾文單位的溫度值。

　　圖1接收電路系統

　　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，它允許設計工程師將電路元件的內部噪聲表示為理想電路的噪聲溫度輸入源。圖2a是將這一概念應用于放大器和衰減器的情況，并總結了兩個(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(xiàn))的有效溫度，F和L分別代表噪聲譜和損耗因子。圖2b是應用于一對級聯(lián)電路元件(一條損耗線(xiàn)加上一個(gè)放大器)的模型，其中損耗線(xiàn)的增益可表示為1/L。

　　因此，復合噪聲溫度Tcomp可表示為：

　　Tcomp=TL + LTR (3)

　　多測量點(diǎn)模式

　　在接收電路中的某處進(jìn)行SNR測量時(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(guān)察點(diǎn)或參考點(diǎn)進(jìn)行測量)代表源噪聲功率。負載的影響忽略不計，因為計算SNR時(shí)它將被抵消。

　　 圖3 多點(diǎn)接收系統