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RF系统设计中信噪比测量参考点的选择

时间:04-19 来源:互联网 点击:

它包含接收符号和噪声两个分量。测试统计量的电压值与符号和噪声中的能量成正比,因而包含了SNR的基本度量信息。

第二步对该符号的离散意义做出判决(检测),其结果是一个信息位(用于二进制调制的数字位)。检测的精度是预检波SNR的函数。在数字接收系统中,预检波点是所有错误性能分析关注的重要位置。位误码概率PB是Eb/N0的函数,得出这个函数是检测器功能块的一个重要作用,采样中信号的能量越多(相对N0而言),误差性能就越好。

因此,关于Eb/N0的位置,简洁的答案就是将它定义在预检波点处。但是问题在于答案过于简单,因为它不能反映在规定这些SNR时通常使用的模型。此外还应该注意,Eb/N0被定义在尚无任何信息位之处。检测过程结束之后,才会出现信息位。或许Eb/N0更恰当的名称应该是每个有效位相对于N0的能量.

链路预算

规划链路预算时,系统Pr/N0常常表示为方程7(以图3中的A点为参考),其中EIRP为发射天线输出的有效全向辐射功率,Gr为接收天线增益,Ls为空间损耗,Lo预留给其它损耗。方程7中,TS表示系统的有效温度,且N0 = kTS。稍后我们将考察这个模型。

链路预算可给出接收系统中检测数据质量的一些信息。即方程7得到的Pr/N0值可用来描述系统的误差性能。为此,这里给出的Pr/N0必须与图3中C点(预检波点)的测量值相对应。虽然系统Pr/N0不必用C点的测量值来表示,但无论采用什么模型(参考点),一定会得到一个等价的值,仿佛Pr/N0是在C点测量得到的一样。

SNR的历史

在数字通信发展的早期,Pr/N0的测量直接在图3中的C点处进行,或者在接收天线的输出A点处进行,然后再考虑由损耗线和接收电路导致的SNR恶化,将其换算到预检波点。稍后,Eb/N0是通过方程8所示的关系直接进行计算,其中R为数据传输速率,单位为位/秒。

开始用接收的预检波SNR来描述通信系统后,人们很快就认识到除C点之外,可用的Pr/N0系统模型也将允许同一预检波SNR在接收天线输出(或接收系统中的任何参考点)处进行表述。

在教科书上,Pr/N0和Eb/N0常常表述在接收天线的输出点处。这可能容易使人混淆,因为人们将认为可以直接将接收天线输出点的简单测量结果作为系统SNR直接用于链路预算分析的准备工作,而这是不正确的。系统SNR或Pr/N0只能在预检波点这个位置直接测量,但可以在接收电路中的其它位置进行模拟。本文的后续部分将介绍测量和模拟之间的重要区别,以及如何不将二者混淆,避免系统误差。模型可以方便地描述一个系统,从而可用简单的方程来表示分析这个系统。但是,模型的参数一般无法测量。由于没有与系统交互的手段,模拟操作不能(象测量那样)修改底层的进程。

Pr/N0的系统模型

每当使用一个以内部某点为参考的预检波SNR来规定或描述系统时,T就用该点模拟的系统温度(TS)来表示。我们将把系统温度记为TSx,其中上标表示参考点为x。图4表明,TSx代表该点的系统温度(而不只是源温度)。对于图中所示的各点A'、B'和C',TSx可表示为方程9,其中参数TSx模拟点x之后的复合电路的噪声温度,在系统中不同的参考点处TSx一般各不相同。

图4给出了在三个不同点A'、B'和C'处模拟的预检波信噪比(现在可称为系统SNR)。这三个点代表了与图3中A、B和C点相同的物理位置。这种标记方式是为了强调现在不再在这些点上进行测量,而是以这些点为参考来模拟系统SNR。系统SNR只能在C'点(或图3中的C点)进行测量。对于点A'和B',模拟的系统信噪比在物理上并不存在。这种标记方式也保证我们不会将图3中A点和B点的SNR测量值与图4中A'点和B'点的SNR模拟值(标号相似)等同起来。对于图4中的每个参考点,可以这样描述TS和Pr/N0的关系:

A'点:见方程10a和10b,其中TSA'是以A'点为参考的系统有效温度,由源噪声温度加上A'点之后的复合电路产生的噪声温度组成。TSA''的深层意义是,它代表了一个模型,允许我们推测对图4中A'点处表现的整体系统噪声产生影响的所有的噪声温度。因此,我们可以推测表现在天线输出端的整体系统噪声。

B'点:见方程11a和11b,其中TSB'是以B'点为参考的系统有效温度。注意方程11b中的第三项表明了在B'点模拟时,系统有效温度是如何使得对整体系统噪声有影响的噪声温度表现在图4中的B'点的。

C'点:见方程12a和12b,其中TSC'是以C'点为参考的系统有效温度,假设TcompC' = 0。

比较方程4~6中图3的关系与方程10~12中图4的关系可发现,前者随着从A点移动到C点,信噪比的下降反映了实际测量结果。另一方面,后者从A'点到C'点,系统Pr/N0比保持固定,反映了一个在接收系统中各个选择点产生系统(预检波)信噪比的模型。

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