南昌航空大学：《通信原理》第三章（3-5）信道的加性噪声

3.5信道的加性噪声 口调制信道对信号的影响除乖性干扰外,还有加性干 扰(即加性噪声) 口加性噪声虽然独立于有用信号,但它却始终干扰有 用信号,因而不可避免地对通信造成危害。 ◇各种内部的谐波干扰等,在原理上可消除或基本消 ]某些类型的噪声是确知的,如电源哼声、自激振荡、 除。另一些噪声则往往不能准确预测其波形,这种 不能预测的噪声统称为随机噪声

3.5 信道的加性噪声 o 调制信道对信号的影响除乖性干扰外，还有加性干 扰（即加性噪声）。 o 加性噪声虽然独立于有用信号，但它却始终干扰有 用信号，因而不可避免地对通信造成危害。 o 某些类型的噪声是确知的，如电源哼声、自激振荡、 各种内部的谐波干扰等，在原理上可消除或基本消 除。另一些噪声则往往不能准确预测其波形，这种 不能预测的噪声统称为随机噪声

加性噪声按来源不同,可分为: (1)人为噪声 人为噪声来源于人类活动造成的其它信号源。如:外台 信号、开头接触噪声、工业的点火辐射及荧光灯干扰等 (2)自然噪声 自然噪声是指自然界存在的各种电磁波源。如:闪电、 大气中的电暴、银河系噪声及其它各种宇宙噪声等 (3)内部噪声 内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。如:导体中 自由电子的热运动(热噪声)、真空管中电子的起伏发射和 半导体中载流子的起伏变化(散弹噪声)及电源哼声

加性噪声按来源不同，可分为： （1）人为噪声 人为噪声来源于人类活动造成的其它信号源。如：外台 信号、开头接触噪声、工业的点火辐射及荧光灯干扰等。 （2）自然噪声 自然噪声是指自然界存在的各种电磁波源。如：闪电、 大气中的电暴、银河系噪声及其它各种宇宙噪声等。 （3）内部噪声 内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。如：导体中 自由电子的热运动（热噪声）、真空管中电子的起伏发射和 半导体中载流子的起伏变化（散弹噪声）及电源哼声

按噪声的性质,可将噪声分为: (1)单频噪声 44 (2)脉冲噪声 (3)起伏噪声

按噪声的性质，可将噪声分为： （1）单频噪声 （2）脉冲噪声 （3）起伏噪声

(1)单频噪声 单频噪声是一种连续波的干扰,主要是指无线 电噪声,还有电源的交流声、信道内设备的自激震 荡、高频电炉干扰等也在此类之列。这种噪声的主 要特点是其频谱集中在某个频率附近较窄的范围之 内,干扰的频率可以通过实测来确定。因此,单频 噪声并不是在所有通信系统中都存在,且只要采取 适当的措施便可能防止或削弱其对通信的影响

（1）单频噪声 单频噪声是一种连续波的干扰，主要是指无线 电噪声，还有电源的交流声、信道内设备的自激震 荡、高频电炉干扰等也在此类之列。这种噪声的主 要特点是其频谱集中在某个频率附近较窄的范围之 内，干扰的频率可以通过实测来确定。因此，单频 噪声并不是在所有通信系统中都存在，且只要采取 适当的措施便可能防止或削弱其对通信的影响

(2)脉冲噪声 脉冲噪声是在时间上无规则地突发的短促噪声, 如工业上的点火辐射、闪电及偶然的碰撞和电气开 关通断等产生的噪声。这种噪声的特点是其突发的 脉冲幅度大,但持续时间短,且相邻突发脉冲之间 有较长的平静期。从频谱上看,脉沖噪声通常有较 宽的频谱(从甚低频到高频)。脉冲噪声主要影响 数字信道(编码信道),而对模拟信道(调制信道) 的影响比较小

（2）脉冲噪声 脉冲噪声是在时间上无规则地突发的短促噪声， 如工业上的点火辐射、闪电及偶然的碰撞和电气开 关通断等产生的噪声。这种噪声的特点是其突发的 脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间 有较长的平静期。从频谱上看，脉冲噪声通常有较 宽的频谱（从甚低频到高频）。脉冲噪声主要影响 数字信道（编码信道），而对模拟信道（调制信道） 的影响比较小

(3)起伏噪声 起伏噪声是最基本的噪声来源,是普遍存在和 不可避免的,其波形随时间作不规律的随机变以`收 且具有很宽的频谱,主要包括信道内元器件所产生 的热噪声、散弹噪声和天电噪声中的宇宙噪声。从 它的统计特性来看,可认为起伏噪声是一种髙斯噪 声,且在相当宽的频率范围内且有平坦的功率密度 谱,可称其为白噪声,故而起伏噪声又可表述为高 斯白噪声

（3）起伏噪声 起伏噪声是最基本的噪声来源，是普遍存在和 不可避免的，其波形随时间作不规律的随机变化， 且具有很宽的频谱，主要包括信道内元器件所产生 的热噪声、散弹噪声和天电噪声中的宇宙噪声。从 它的统计特性来看，可认为起伏噪声是一种高斯噪 声，且在相当宽的频率范围内且有平坦的功率密度 谱，可称其为白噪声，故而起伏噪声又可表述为高 斯白噪声

高斯白噪声的功率谱密度 Bn Pn(f B Pnt fo f 噪声带宽Bn=- jPn(fdfJ0∞Pfdf 2P (f Pn(fo)

高斯白噪声的功率谱密度 Pn(f) Pn(f0) f0 0 f Bn -f0 Bn 噪声带宽Bn = ————— = ———— ∫∞ -∞Pn(f)df ∫0 ∞Pn(f)df 2Pn(f0) Pn(f0)

3.5.1热噪声 热噪声是由于导体中组成传导电流的自由电 子无规则的热运动而引起的。在任何时刻通过导体 每个截面的电子数目的代数和是不等于零的,即由 自由电子的随机热骚动带来一个大小和方向都不确 定(随机)的电流—一起伏电流(噪声电流),它 们流过导体就产生一个与其电阻成正比的随时间而 变化的电压——起伏电压(噪声电压)

3.5.1热噪声 热噪声是由于导体中组成传导电流的自由电 子无规则的热运动而引起的。在任何时刻通过导体 每个截面的电子数目的代数和是不等于零的，即由 自由电子的随机热骚动带来一个大小和方向都不确 定（随机）的电流——起伏电流（噪声电流），它 们流过导体就产生一个与其电阻成正比的随时间而 变化的电压——起伏电压（噪声电压）

热噪声的功率谱密度 分析和实验结果表明,在从直流到微波(<1013Hz) 的频率范围内,电阻或导体的热噪声具有均匀的功 率谱密度为: P()=E[2]/2B=2KTG 或:PV(ω)=R2P1(0)=2KTR 式中,K为波尔兹曼常数(K=1.3805×1023/K), T为绝对温度(K),G为电阻R(92)的电导值,B为 信号的带宽(Hz)

热噪声的功率谱密度 分析和实验结果表明，在从直流到微波（<1013Hz） 的频率范围内，电阻或导体的热噪声具有均匀的功 率谱密度为： Pi（ω）= E[IN 2]/2B=2KTG 或：PV（ω）= R2Pi（）=2KTR 式中，K为波尔兹曼常数（K=1.3805×10-23 J/K)， T为绝对温度(K)，G为电阻R (Ω)的电导值，B为 信号的带宽(Hz)

噪声电阻的模型 R R E[2] G ENVN2I (a) (b)

噪声电阻的模型 ~ R E[VN 2] E[IN G 2] (a) (b) (c) R