信道噪聲

無線信道噪聲相對於有用信號來說，通俗的講就是干擾。如果噪聲干擾不去除，就會造成信號失真，嚴重的會使得通信無法正確和有效的進行。

基本介紹

• 中文名：信道噪聲
• 外文名：Channel noise
• 通俗的講：就是干擾
• 危害：會造成信號失真
• 分類：外部噪聲和內部噪聲

定義

無線信道噪聲相對於有用信號來說，通俗的講就是干擾。如果噪聲干擾不去除，就會造成信號失真，嚴重的會使得通信無法正確和有效的進行。例如圖1，左邊是一次正常通話時的信號波形，解調後的通話內容是“我正在回家路上”，右邊圖中除了有用信號波形，還有噪聲干擾，導致通話產生錯誤，解調後的通話內容成了“你買豬肉嗎，嘿嘿~~~”。

圖1 正常通信和干擾後的結果對比

信道噪聲分類

按其產生的原因分

外部噪聲即指系統外部干擾以電磁波或經電源串進系統內部而引起的噪聲。如電氣設備，天體放電現象等引起的噪聲。

內部噪聲一般包括由光和電的基本性質所引起的噪聲，電器的機械運動產生的噪聲，器材材料本身引起的噪聲，系統內部設備電路所引起的噪聲。

從統計理論觀點分為

平穩和非平穩噪聲在實際套用中，不去追究嚴格的數學定義，這兩種噪聲可以理解為：其統計特性不隨時間變化的噪聲稱其為平穩噪聲。其統計特性隨時間變化而變化的稱其為非平穩噪聲。

按噪聲和信號之間關係分

假定信號為s(t) ,噪聲為n(t)，如果混合迭加波形是s(t)+n(t) 形式，則稱此類噪聲為加性噪聲；如果迭加波形為s(t)[1+n(t)]形式，則稱其為乘性噪聲。加性噪聲雖然獨立於有用信號，但它卻始終存在，干擾有用信號，因而不可避免地對通信造成危害。乘性噪聲隨著信號的存在而存在，當信號消失後，乘性噪聲也隨之消失。

加性噪聲的來源是很多的，它們表現的形式也多種多樣。根據它們的來源不同，一般可以粗略地分為四類，即無線電噪聲，工業噪聲，天電噪聲，內部噪聲。從噪聲性質來區分可有單頻噪聲，脈衝干擾，起伏噪聲。

在通信系統的理論分析中常常用到的噪聲有：白噪聲，高斯噪聲，高斯型白噪聲，窄帶高斯噪聲，正弦信號加窄帶高斯噪聲。

產生原因

當噪聲的頻率和幅度達到一定程度時，就會淹沒有用信號，從而使得有用信號很難解調。如圖2所示，進行解調時，橫軸坐標點1、2、3、4上解調出來的值可能是噪聲波形上虛線圈所示的值，這些值與有用信號上相同橫坐標點各處的真實值（實線圈）明顯不同，假設一次通話的數據位數是8，這樣當真實值的二進制序列是01100101時，受噪聲干擾，假設前4位是正確的，由於後4位錯誤，解調後的值可能就是01101010了，如果傳輸的是ASCII碼，則真實值01100101是A，噪聲干擾後得到的值01101010卻是J。由此圖1中一個IT上班族如何瞬間變成一個殺豬的就不難理解了。

圖2 噪聲干擾

解決措施

工程實踐中，為了解決噪聲干擾問題，通常採用濾波器進行有用信號外的無用信號過濾，在可程式的電路模組FPGA內部也設計有多個進行濾波的模組，並採用大數據量採樣然後平均的技術進行糾錯。另外對通信設備的射頻模組會有很多性能指標來測試其抗干擾的性能和能力，最基本的指標如有用信號和噪聲的比值信噪比，衡量相鄰信道間相互干擾的指標ACPR，測試接收端抵抗落入頻段內的干擾信號能力的雜散，以及抵抗有用信號在系統內部產生干擾的互調干擾，和接收端抵抗大幹擾信號衝擊從而接收性能惡化的阻塞干擾等等，當以上指標達到合格標準時，一個通信設備抗干擾的商用能力就得到了基本的保證。

問題研究

現階段，廣播電視於現實生活得到了高度套用，且人們也愈發重視廣播發射的相關問題。信號傳播時，以中波為主，且其在廣播信號傳播過程發揮著巨大的作用。然而，我國廣播電視發展較晚，滯後於已開發國家，即便通過一系列改革取得了喜人的成績，但最終的發射頻率仍不理想。為改善信號傳輸情況，應最佳化降噪技術，提升發射效率。

信道噪聲的內涵

噪聲指代電路內部的信號無有用性，干擾則是指引噪聲產生了異常影響，其基本干擾形式是輻射和傳導。其中信道噪聲主要指信號傳輸環節，因不同因素的作用所產生的干擾，我們可將信道噪聲直觀地稱作干擾。當信號傳輸時，若存在信道噪聲，則將引發傳輸失真的問題，嚴重還可能制約信號的正常傳輸。一般信道噪聲包含平穩噪聲和非平穩噪聲這兩種。中波廣播信號通常是在空中得以傳播的，我們通常將這一干擾稱作噪聲。基於不同的環境，雖然是一樣頻率的中波，但對應的傳輸效率也存在顯著差異，為此，應明確中波廣播發射問題，在具體的工作過程，不斷降低信道噪聲產生的不良影響。

在中波廣播發射中，削弱信道噪聲非常必要，但在以往的工作中，因不同技術的限制，一般只關心發射率的成功性，大多忽略信道噪聲產生的具體影響，且也未對相應的削弱方法展開深人的探索。基於這一情況，若只關心發射成功率，逐步加大發射成本，假若信道噪聲非常嚴重，便無法保障信息的傳輸情況。為在保障發射成功率的基礎上，提升信號傳輸質量，應對信道噪聲展開全面的探究，以此來採取有效的對策。

信道噪聲對中波廣播發射所產生的影響

從表面上來說，信道噪聲雖然不能規避和削弱，然而，信息技術的發展和提升，將會使信號傳輸更加安全，並會提升信道環境的穩定性。若想明確信道噪聲對中波廣播發射所產生的影響，應以信道噪聲發起為切人點，對此進行探究。

(1)廣播發射的獨特性。不同信號於同一個信道所產生的影響存在不同，中波本是特殊性信號，其路線並非提前制定的，因此，正式進人信道前，對應信號不能自主決定運轉線路與信道。由此可知，中波不具有過強的傳輸目的，若發生信道噪聲干擾問題，那么不可避免地受到一定的影響，進而降低聲波質量，信號完整度也將隨之下降。和別的聲波相比，這種發射方式基於信道環境提出了較高的標準，當實施廣播發射時，要求技術人員應面向中波進行科學的編碼處理，以此來防範信道噪聲產生的不良影響。

(2)引發污染問題。即便信道噪聲僅僅干擾中波信號實際傳輸過程的資源性質，然而，信道噪聲所產生的污染性影響將蔓延至信號傳輸全程。其一，受污染信號流向接收器，左右設備的判斷;其二，信道噪聲干擾信道頻率的基本指向，待中波廣播發射傳輸的信號進人信道選擇環節，極有可能因信號干擾，誤人別的信道;其三，信號污染遍布中波廣播發射全程，降低傳播質量，干擾傳播效果。

(3)降低質量效率。從常規層面而言，中波正式進人信道後，對應接收設備便馬上啟動，以便接收信號。然而，若中波在信道中遭遇噪聲干擾，則接收設備便接收不完整和區域之外的信號，這不僅會削弱信號的位置特性，降低信號傳播效率，而且還會縮減信號覆蓋範圍，例如，信號波段和頻率標準較高，則信道便不能順利實現信號傳播，對應信號傳播質量將隨之下降。

信道噪音削弱手段

中波廣播信號正式進人信道前，可能會因信號源作用，預測信道噪聲環境，而此技術套用的主要方法為信道估算法。假定信道周邊環境是干擾要素，同時，計算求解子載波環境要素對應的干擾能力，進而確定子載波中表現出的頻率變化，清楚噪聲影響最顯著的子載波。另外，我們應知道，了解信道噪音影響可幫助技術人員更高地處理信號，經由頻率調節和編碼調節，可讓它和信道噪聲區相互區分開來。若從噪聲抑制情況而言，信道估算法僅僅是權宜之計，即便不能消除噪音，但能夠把噪聲帶來的無形影響轉化為有形影響，可讓管理人員進行技術測試和驗證等。

在具體的實踐活動中，噪音估算也不是完全正確的，在某些情況下還會發生虛警和漏警的問題，這是因為信道中存在大量的徑聲區，不能確定子載波的具體頻率變化，若想分別區別開來，則將浪費較多的人力與物力資源。為此，信道時變特點和多幀統計局限特性在某種程度上制約了估算法的套用。基於這一不足，相關技術人員和工作者展開了大量的探索，即便沒從根本上解決這一問題，但最終結果的精準度也有所提升，虛警和漏警的可能性有所降低，由此可知，依託信道估算法來控制信道噪聲，降低不良影響的做法值得進一步探究。

綜上所述，信號傳輸質量決定著廣播電視的實際發展情況，並以中波廣播發射為主，同時，人們也加大了相關研究。為提升信號傳輸質量和效率，我們應明確信道噪聲的具體影響，採取適宜的降噪技術和手段，最終實現降噪的目的，保障發射質量，實現廣播電視事業的穩步發展。