噪声调频信号及调频指数对功率谱影响.doc

西安邮电大学 通信与信息工程学院 科研训练论文 专业班级： 学生姓名： 学号(班内序号): 2013 年 9 月 22 日 噪声调频信号及调频指数对功率谱的影响 摘要 信道噪声能够干扰通信效果，降低通信的可靠性。噪声按其产生的原因可以分为外部噪声和内部噪声。噪声从统计理论观点可以分为平稳和非平稳噪声两种。在实际应用中，不去追究严格的数学定义，这两种噪声可以理解为：其统计特性不随时间变化的噪声称其为平稳噪声。其统计特性随时间变化而变化的称其为非平稳噪声。 另外，按噪声[2] 和信号之间关系可分为加性噪声和乘性噪声：假定信号为s(t) ,噪声为n(t)，如果混合迭加波形是s(t)+n(t) [3]形式，则称此类噪声为加性噪声；如果迭加波形为s(t)[1+n(t)]形式，则称其为乘性噪声。加性噪声虽然独立于有用信号，但它却始终存在，干扰有用信号，因而不可避免地对通信造成危害。乘性噪声随着信号的存在而存在，当信号消失后，乘性噪声也随之消失。 在通信系统的理论分析中常常用到的噪声有：白噪声，高斯噪声，高斯型白噪声，窄带高斯噪声，正弦信号加窄带高斯噪声。 对于具有连续频谱和有限平均功率的信号或噪声，表示其频谱分量的单位带宽功率分布的频率函数。通常信号或噪声的瞬时功率等于其瞬时值的平方，如该特征量为一场量，则此平方与物理功率成比例。功率谱密度是该信号或噪声的自相关函数的傅里叶变换。如某一确定信号平均功率为有限的，则该信号的自相关函数存在。如随机信号或随机噪声是由二阶随机平稳函数来表示的，则其自相关函数存在。 [1] 的目的是传输信息。通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。对于任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成（如图1所示）。? ? 图1?通信系统一般模型? 信息源（简称信源）的作用是把各种信息转换成原始信号。根据消息的种类不同信源分为模拟信源和数字信源。发送设备的作用产生适合传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗噪声的能力，并且具有足够的功率满足原距离传输的需求。? 信息源和发送设备统称为发送端。?发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基带信号不宜直接在信道中传输。因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。这就是调制的过程。? 信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。? 信号在信道中传输的过程总会受到噪声的干扰，通信系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。由于这样的噪声是叠加在信号上的，所以有时将其称为加性噪声。噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真。在本仿真的过程中我们假设信道为高斯白噪声信道。 一、噪声调频干扰信号对功率谱的影响 噪声调频干扰信号最常见的是射频振荡的频率与调制噪声电压 ( )呈线性关系，噪声调频干扰电压 的时域表达式为： （1） 式中：E为电压振幅，为常数(忽略其寄生调幅)；为调频指数；为高斯噪声，其均值为0，方差为， 在频带内为均匀频谱。 设调制噪声电压 是高斯噪声，其幅度概率密度分布为高斯函数 （2） 由于噪声调频干扰的角频率与呈线性关系，故瞬时角频率或角频偏的概率密度亦应为高斯分 布，其均方根值为： （3） 其中 为有效频偏。由此得噪声调频干扰的频谱函数为 ： （4） 噪声调频干扰的功率谱为： （5） 噪声调频干扰信号的频带宽，可按半功率电平对应的两个频率之间的差值来定义，即： （6） 所以 利用计算机产生式(1)的噪声调频干扰时域信号，并应用快速傅立叶变换在计算机上产生噪声 。调频干扰的频谱信号。分别制作中心频率为4．3GHz、调频指数为0．2GHz／V、调制噪声功率为2．0 dBW的噪声调频时域信号和同步频谱信号 用matlab利用式(3)产生的调制噪声功率分别为2 0 dBW和4．0 dBW．调频指数为0．2 GHz／V，中心频率为4．35 GHz的噪声调频颇谱信号曲线。matlab利用式(3)产生的中心频率分别为4.35GHz和2.0GI-Iz，调制噪声功率2 0dBW，调频指数为0．2GHz／