在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)中,在接收机输入端出现的是热噪声,接收机灵敏度可以通过射频接收机噪声系数推导。在数字处理过程之前的射频和模拟基带信号的信噪比称作载噪比(CNR),以将其和数字基带信号的信噪比区分开来。从天线端口到模数转换器输出的噪声系数表示为输入载噪比(C/N)i值与输出载噪比(C/N)o之比,即
式中,Ps是接收机输入端的期望信号功率;PNi是接收机噪声频带BW内的集成热噪声功率,在共轭匹配的情况下在接收机端口有形式为
式中,k=1.38×10-20 mW·s/°K,是玻尔兹曼常数;To=290°K。由式(7.1)接收机输入信号可以表示为
假定根据灵敏度电平能够得到定义的错误率所需要的最小(C/N)o为(C/N)min,由式(7.3)接收机灵敏度功率Smin(dBm)的形式为
其中,使用10log(kTo)=-174 dBm/Hz,接收机噪声带宽(粗略地说,接收机带宽)BW单位为Hz,NFRx是接收机总噪声系数(dB)
其中给出所有的无线系统移动接收机中最大CNRmin值都是要求的在加性高斯由噪声信道中的接收机灵敏度载噪比,或称为统计灵敏度。我们知道CDMA移动接收机当误帧率为0.5%时的最大CNRmin等于1 dB,接收机带宽约为1.25 MHz。假定总噪声系数NFRx是10 dB,由式(7.4)接收机灵敏度为(www.daowen.com)
想要得到一定误码率所需要的CNR主要由接收机解调、解码和数字基带中的数字信号处理所决定。但是,如果滤波器的带宽、带内纹波、群相位延迟没有合适的定义,那么接收机射频模拟部分的信道滤波器幅值和相位频率响应也可能对CNR的值产生显著的影响。
事实上,对于射频接收机系统设计来说,使用接收机噪声系数NFRx比使用灵敏度更为方便。重新排列式(7.4),得到
GSM900小型移动接收机的参考灵敏度为-102d Bm,GMSK调制信号的CNRmin约为8 dB,它会进一步在3%的误码率下进行解调。如果接收机带宽为250 kHz,由式(7.7)对这种接收机灵敏度最大可以接受噪声系数为
在实际设计中,对于接收机灵敏度来说有一定的余地是非常重要的,如3 dB或者更多。对于以上例子,为了得到-105 dBm或更好的灵敏度,接收机总噪声系数应该是7 dB或者更低。
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