1.3.3 噪声与干扰

1.3.3 噪声与干扰

噪声是通信系统中存在的对正常信号传输起干扰作用的、不可避免的一种干扰信号。

信道内噪声的来源有很多,其表现形式也多种多样。按来源划分,噪声可以粗略地分为工业噪声、天电噪声和内部噪声。

1.工业噪声

工业噪声来源于各种电气设备,如电力线、点火系统、电车、电源开关、电力铁道和高频电炉等。这类噪声来源分布很广泛,无论是城市还是农村,内地还是边疆,各地都有工业噪声存在。尤其是在现代化社会里,各种电气设备越来越多,因此这类噪声的强度也就越来越大。

2.天电噪声

天电噪声来源于雷电、磁暴、太阳黑子以及宇宙射线等,可以说整个宇宙空间都是产生这类噪声的根源,它的存在是客观的。由于这类自然现象与其发生的时间、季节和地区等有关系,因此不同的时间、季节和地区,数据通信受天电噪声的影响大小不同。

以上工业噪声和天电噪声两类噪声所产生的干扰都属于脉冲干扰(包括工业干扰中的电火花、断续电流及天电干扰中的雷电等)。脉冲干扰的特点是波形不连续,呈脉冲性质。并且发生这类干扰的时间很短,强度很大,而周期是随机的,因此它可以用随机的窄脉冲序列来表示。由于脉冲很窄,所以占用的频谱必然很宽,这类干扰对数据通信会造成较大影响,为了保证数据通信的质量,在数据通信系统内经常采用差错控制技术,以有效地对抗突发性脉冲干扰。

3.内部噪声

内部噪声来源于信道本身所包含的各种电子器件、转换器,以及天线或传输线等。例如,电阻和各种导体都会在分子热运动的影响下产生热噪声,电子管或晶体管等电子器件会由于电子发射不均匀等产生器件噪声。这类干扰是由无数个自由电子作不规则运动所形成的,因此它的波形也是不规则变化的,在示波器上观察就像一堆杂乱无章的茅草一样,常称之为起伏噪声。由于在数学上可以用随机过程来描述这类干扰,所以又可称为随机噪声,或者简称为噪声。

噪声按照统计特性分有高斯噪声和白噪声。高斯噪声的概率密度函数服从高斯分布(即正态分布);白噪声的功率谱密度函数在整个频率域(-∞<ω<+∞)内是均匀分布的,即它的功率谱密度函数在整个频率域(-∞<ω<+∞)内是常数(白噪声的功率谱密度通常以N 0来表示,其量纲单位是瓦/赫(W/Hz))。

若噪声的概率密度函数服从高斯分布,功率谱密度函数在整个频率域(-∞<ω<+∞)内是常数,这类噪声称为高斯白噪声。实际信道中的噪声都是高斯白噪声。