類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處。這種不精確性來自于一些常見的不確定性，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應該位于何處等問題。這種不確定性必然會導致誤差，它與本地SNR測量對應于一個系統SNR模型這一錯誤假設(實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展演變的。此外，通過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

　　一個數字通信接收電路系統(圖1)包括一個接收天線，一條損耗線，一個主要由放大器、相關器或匹配濾波器和采樣器組成的接收電路，以及一個執行離散判決的檢測器功能塊。為簡化起見，接收電路功能塊中的下變頻和均衡等功能沒有顯示出來，整個接收電路功能塊將被當作單個電路元件來看待。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簡單的模型，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，并總結了兩個關系方程：

　　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和L分別代表噪聲譜和損耗因子。圖2b是應用于一對級聯電路元件(一條損耗線加上一個放大器)的模型，其中損耗線的增益可表示為1/L。

　　因此，復合噪聲溫度Tcomp可表示為：

　　Tcomp=TL + LTR (3)

　　多測量點模式

　　在接收電路中的某處進行SNR測量時，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觀察點或參考點進行測量)代表源噪聲功率。負載的影響忽略不計，因為計算SNR時它將被抵消。

　　 圖3 多點接收系統