信噪比SNR和EbN0_求助:关于信噪比的确切含义——eb/no和snr的区别-程序员宅基地

技术标签: matlab  

SNR

信噪比SNR即Signal-to-Noise Ratio,是信号功率于噪声功率的比值。

此处SNR无量纲,P表示功率,单位一般为W。

信号的功率P经常取信号负载为1Ω时的物理功率,,即信号幅值的平方,

 此处SNR单位dB,SNR是功率之比,所以这里是10倍。

有时会有问题,信号的方差与功率的关系。常用噪声信号是高斯白噪声,均值为零,此时信号的E(x2) = D(x)+E2(x) = D(x),功率和方差就有了联系。

和Eb/N0,Ec/N0,Es/N0,Ior/Ioc等等的联系

参考别人的仿真结果时,经常见到横坐标不是snr而是EbN0。查EbN0的有牵扯出很多概念,比如Ec/N0,Es/N0,Ior/Ioc,带宽,噪声等效带宽,3dB带宽,东西很多,但并不是所有的都在当前需求里,存下来需要再找。

<Ec/Io、Ec/Nt、Eb/Nt、Eb/No、C/I、SNR、Ior/Ioc、Ior/(Ioc+No) 的理解>

真的很多用不到。

<信噪比SNR , Eb/N0 , Es/N0区别与联系之深入剖析_stubben_bear的博客-程序员宅基地_ebn0>

这三个概念就更常用一些。

<对信噪比SNR、EbN0、EsN0的个人详细理解>

和具体仿真实现联系更多。涉及根升余弦滤波器系数和采样率这些很具体的参数。

<关于信噪比的确切含义——Eb/No和SNR的区别>

也设计一些不太用的概念。论坛形式。

  • 调制方式的Monte Carlo仿真性能曲线中,横轴是用Eb/No来表示的,而matlab代码是用的却是SNR?

信噪比一般定义为信号(平均)功率与噪声(平均)功率之比,而在数字通信中,用Eb/No做为衡量系统性能的指标更适合一些,具体到上述假设,这两者间存在以下的关系:

           信噪比SNR=S/N=(Eb*Rb)/(No*W)=(Eb/No)* (Rb/W)

Rb/W 其实为频谱效率。有了这个,SNR和Eb/No之间在db(分贝)关系上,只是有个差值而已。

   

在《现代通信系统——使用matlab》书中,很多把SNR和Eb/No等效了 。这是因为一般情况下信道都被归一化了,两者相等。但是在一些特殊情况下就不能归一化,比如多用户通信,当考虑远近效应不能完全被功率控制补偿或者功率控制有错误的时候,这是要考虑路损,这是信道就不能归一化,两者也就不相等了。

  

Eb/No是接收端完成解调之后,也就是有用信号能量收集,和去除带外噪声之后,信号平均能量和噪声方差之比。SNR一般用在信道中。所以扩频系统中,SNR与Eb/No差一个处理增益。

 

这是对于传统的通信系统中这样定义,对于OFDM这样的多载波调制,我个人认为,是应该选用SNR作为量化的横坐标来定义的,而不是前面说的Eb/No。

多载波是多个调制符号的时域调制的叠加,那么,一般在发射端,需要做发射信号的归一化,这个归一化是对符号的能量进行的归一化,因为,在子载波中,导频是占能量成分的,导频的功率的大小,直接影响接收机的性能(Eb和信道估计)。

所以,不能一概而论使用EB/No,不同环境,不同使用。

  • Es/No 与Eb/No的关系?

如果未编码的话,Es/No=Eb/No*(log2   M);

如果编码的话,Es/No=Eb/No*(log2   M  )*R;

其中:M是调制阶数,R是编码速率。

  •   这里的W一般是指哪个带宽?是射频占用带宽?3dB带宽?还是调制器出来的未乘以滚降系数时的带宽?

这里的带宽是等效噪声带宽。一般的白高斯噪声经过滤波器时输出虽然仍是高斯分布,但不再是“白”的,用等效噪声带宽来对信号功率谱集中程度进行度量,以功率谱峰值为高度,等效噪声频带为宽度的矩形面积就等于总的噪声功率了。具体公式可以看看通信原理的书,都会有的!

  

上面说的等效噪声带宽是在一般系统中的定义,也可以把噪声带宽等效的理解成一个通过等量噪声功率的理想矩形滤波器的带宽,对于许多滤波器,噪声带宽大致近似为它的3dB带宽,(就是你之前提问所说的),我们也可以用类似的方法来定义信号的噪声等效带宽。

  

关于等效噪声带宽,我今天特意查了一下书《数字与模拟通信系统》 电子工业出版社 [美]Leon W. Couch   罗新民等译。在这本书中的定义,是等效噪声带宽为假想的矩形频谱宽度,该等效矩形频谱宽度内的功率与实际频谱在正频率范围内的功率相等。设f0是振幅谱的最大频率点,于是等效矩形谱宽度内的功率为Weq=Beq×|H(f0)|^2,正频率的实际功率为Wprac为H|f|^2在0到正无穷上积分。那么,Beq=Wprac/|H(f0)|^2.

  • SNR表示信噪比主要用在原先模拟通信中,而在数字通信中正如longdi说的使用比特信噪比Eb/N0 会更为合适的。why?

我们都知道,功率信号定义为平均功率有限而能量无穷大的信号,而将能量信号定义为平均功率等于零而能量有限的信号。这样的分类对我们讨论比较模拟数字信号是很有用的。因为模拟信号波形持续时间无限长,不需要做分割或加时间窗,其能量无穷大,故不能用能量描述它,也就是说功率是一个更佳的参数。而数字系统中采用的是时间长度为码元间隔Ts的波形来发送接收码元。在整个时间轴上功率自然为零,所以不能用它来做描述,一般都是在时间窗内度量信号。故能量为更佳的描述参数。

数字波形包含的信息常用比特度量,而模拟波形中信息源是无线量化的连续波形,是无法用S/N很好的描述数字信号的。故使用Eb/N0来较为准确的描述比特所需S./N。注意的是二者都无量纲!关于lz提到的书中的仿真,采用的都是Eb/N0的度量,但要注意的是初始设置的是符号能量Es,自然根据不同的调制方式转换成Eb咯!

 

  • 仿真中还有采样率要求,如何将采样率,Eb/No(Es/No)和SNR结合起来?

对于复信号Es/N0和SNR的关系为Es/N0(dB)=10log10((S*Tsym)/(N/Bn))=10log10((Tsym*Fs)*(S/N))=10log10(Tsym/Tsamp)+SNR(dB),其中s表示输入信号功率,N表示噪声功率,Bn表示噪声带宽,Fs表示采样频率。

  

  • 提到信噪比,顺便问下所谓的噪声一般是怎么产生的? 有看到过说噪声主要是接收机引入的,难道传播过程中没有噪声吗?

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