Отношение несущей к шуму

В телекоммуникациях отношение несущей к шуму , часто обозначаемое CNR или C/N , представляет собой отношение сигнал/шум (SNR) модулированного сигнала. Этот термин используется для того, чтобы отличить CNR радиочастотного сигнала полосы пропускания от SNR аналогового базовой полосы сигнала сообщения после демодуляции . Например, в FM-радио мощность несущей 100 МГц с модуляцией будет учитываться для CNR, тогда как аналоговый сигнал сообщения звуковой частоты будет учитываться для SNR; в каждом случае по сравнению с видимым шумом. Если в этом различии нет необходимости, вместо CNR часто используется термин SNR с тем же определением.

Сигналы с цифровой модуляцией (например, QAM или PSK ) в основном состоят из двух несущих CW ( компоненты I и Q , которые являются синфазными несущими). Фактически, информация (биты или символы) переносится заданными комбинациями фазы и/или амплитуды I- и Q-компонентов. Именно по этой причине в контексте цифровой модуляции сигналы с цифровой модуляцией обычно называются несущими. Поэтому термин «отношение несущей к шуму» (CNR) вместо «отношения сигнал/шум» (SNR) является предпочтительным для выражения качества сигнала, когда сигнал подвергается цифровой модуляции.

Высокие отношения C/N обеспечивают хорошее качество приема, например, низкую частоту ошибок по битам (BER) сигнала цифрового сообщения или высокое SNR аналогового сигнала сообщения.

Определение

Отношение несущей к шуму определяется как отношение мощности принятого модулированного сигнала несущей C к мощности принятого шума N после фильтров приемника:

\mathrm {CNR} ={\frac {C}{N}}

.

Когда и несущая, и шум измеряются на одном и том же импедансе , это соотношение эквивалентно можно выразить как:

\mathrm {CNR} =\left({\frac {V_{C}}{V_{N}}}\right)^{2}

,

где $V_{C}$ и $V_{N}$ — среднеквадратические уровни напряжения (RMS) несущего сигнала и шума соответственно.

Отношения C / N часто указываются в децибелах (дБ):

\mathrm {CNR_{dB}} =10\log _{10}\left({\frac {C}{N}}\right)=C_{dBm}-N_{dBm}

или по напряжению:

\mathrm {CNR_{dB}} =10\log _{10}\left({\frac {V_{C}}{V_{N}}}\right)^{2}=20\log _{10}\left({\frac {V_{C}}{V_{N}}}\right)

Измерения и оценка

Отношение C/N измеряется аналогично тому, как измеряется отношение сигнал/шум ( S/N ), и обе спецификации дают представление о качестве канала связи.

В знаменитой теореме Шеннона-Хартли отношение C /N эквивалентно отношению S/N . Отношение C/N напоминает отношение несущей к помехе ( C/I , CIR ) и отношение несущей к шуму и помехам , C/(N+I) или CNIR .

Оценщики C/N необходимы для оптимизации производительности приемника. ^[1] Обычно легче измерить общую мощность, чем отношение мощности сигнала к мощности шума (или спектральную плотность мощности шума), и именно поэтому методы оценки CNR являются своевременными и важными.

Отношение плотности несущей к шуму

В спутниковой связи отношение несущей к плотности шума ( C/N ₀ ) представляет собой отношение мощности несущей C плотности к плотности мощности шума N ₀ , выраженное в дБ-Гц .Если рассматривать только приемник как источник шума, это называется отношением плотности шума несущей к приемнику .

Он определяет, может ли приемник захватить несущую и можно ли извлечь информацию, закодированную в сигнале , с учетом количества шума, присутствующего в принятом сигнале. Отношение плотности шума несущей к приемнику обычно выражается в дБГц .

Плотность мощности шума N ₀ = kT — это мощность шума приемника на герц , которую можно записать через константу Больцмана k (в джоулях на кельвин ) и шумовую температуру T (в кельвинах).

См. также

C/I: отношение несущей к помехе
E _b /N ₀ (энергия на бит относительно спектральной плотности мощности шума)
E _s /N ₀ (энергия на символ относительно спектральной плотности мощности шума)
Отношение сигнал/помеха (SIR или S / I )
Отношение сигнал/шум (SNR или S / N )
SINAD (отношение сигнал плюс шум плюс искажения к шуму плюс искажения)

Ссылки

^ Ислам, АКМ Наджмул; Лохан, ES; Ренфорс, М. (март 2008 г.). «Оценщики CNR на основе момента для модулированного сигнала BOC/BPSK для Galileo/GPS». 2008 г. 5-й семинар по позиционированию, навигации и связи . стр. 129–136. дои : 10.1109/WPNC.2008.4510366 . ISBN 978-1-4244-1798-8 . S2CID 8008857 .

В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. (в поддержку MIL-STD-188 ).

Дальнейшее чтение

Цифровая передача: отношение несущей к шуму, отношение сигнал/шум и коэффициент ошибок модуляции на Wayback Machine (архивировано 4 марта 2016 г.)
Измерение мощности сигнала GNSS

[1] Ислам, АКМ Наджмул; Лохан, ES; Ренфорс, М. (март 2008 г.). «Оценщики CNR на основе момента для модулированного сигнала BOC/BPSK для Galileo/GPS». 2008 г. 5-й семинар по позиционированию, навигации и связи . стр. 129–136. дои : 10.1109/WPNC.2008.4510366 . ISBN 978-1-4244-1798-8 . S2CID 8008857 .

[1]