[科普中国]-噪声功率

信噪比为1 时所需的入射红外辐射功率。也就是说投射到微测辐射热计上的红外辐射功率所产生的输出电压正好等于微测辐射热计自身的噪声电压，这个辐射功率叫做噪声等效功率 。

定义噪声等效功率(Noise Equivalent Power )简称为NEP。

噪声等效功率(NEP)也被称为噪音等效功率。

噪声功率是噪声声源在单位时间内向空间辐射声的总能量。

谱密度噪声功率谱密度估算方法

采用CP段的采样点作估计，如下图所示：

图1OFDM符号及取点示意（1）

假设：

1不考虑信道残留信号的影响；

2单天线；

3单径信道

4信道在一个OFDM块长之内保持不变，即慢衰落信道。

这样有：

h1=h2,a1=a2,

E((h1*a1+n1-h2*a2-n2)^2)

=E((n1-n2)^2)

=E(n1^2+n2^2)-2E(n1*n2)

=2σ^2

实际考虑情况应用于Gbit系统中，需要考虑以下几种情况：

1考虑信道残留信号的影响，所以在取采样点作估计的时候1，在CP的后端进行取样，尽量消除残留信号的影响；取点方式如下图所示：

OFDM符号及取点示意（2）

2考虑多天线的情况1，Gbit系统天线配置为4*4天线；

3考虑多径的情况；

Gbit平台在Gbit平台中，噪声的功率谱密度计算方法如下：

var=h_pow*pow(10,-Eb_N0/10)*Nr/M

其中：

h_pow: 信道增益=Σi=1...path_number{10^0.1*(path_avg_power[i])}

Nr: 接收天线数

M: 调制阶数（2：QPSK,4：16QAM）

Eb/N0: 信噪比

在Gbit平台中算得var之后，加噪声的时候用的噪声功率谱密度是var/FFT_notes，这是由于Gbit平台中IFFT和FFT的计算没有归一化，即IFFT计算时，系数为1/FFT_notes,而计算FFT时，系数为1，所以实际发送的信号比特能量被衰减为正常情况的1/FFT_notes。这样计算得到的噪声功率也要衰减FFT_notes倍，才能保证正确的信噪比值(可参考Gbit程序)。

仿真结果在同样考虑信道慢衰落的条件下2，取每根接收天线上的10个时域采样点，

CP：(S118,S119,…,S127)

OFDM:(S1142,S1143,…,S1151)

做如下计算：

得到噪声功率谱密度为：

用上式中的和实际加入的噪声功率谱密度var/FFT_notes相比可以

得到如下仿真结果：

|| ||

结果分析：

1.0dB时估算得到的噪声功率谱密度比实际加入的噪声功率谱密度高7.499倍，原因不详；

2.Eb/N0每增加10dB估算得到的信噪比，上述倍数会扩大3.1倍，原因不详。

本词条内容贡献者为:

胡启洲 - 副教授 - 南京理工大学