[科普中国]-信道噪声

无线信道噪声相对于有用信号来说，通俗的讲就是干扰。如果噪声干扰不去除，就会造成信号失真，严重的会使得通信无法正确和有效的进行。

定义无线信道噪声相对于有用信号来说，通俗的讲就是干扰。如果噪声干扰不去除，就会造成信号失真，严重的会使得通信无法正确和有效的进行。例如图1，左边是一次正常通话时的信号波形，解调后的通话内容是“我正在回家路上”，右边图中除了有用信号波形，还有噪声干扰，导致通话产生错误，解调后的通话内容成了“你买猪肉吗，嘿嘿~~~”。

信道噪声分类按其产生的原因分外部噪声即指系统外部干扰以电磁波或经电源串进系统内部而引起的噪声。如电气设备，天体放电现象等引起的噪声。

内部噪声一般包括由光和电的基本性质所引起的噪声，电器的机械运动产生的噪声，器材材料本身引起的噪声，系统内部设备电路所引起的噪声。

从统计理论观点分为平稳和非平稳噪声在实际应用中，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。

按噪声和信号之间关系分假定信号为s(t) ,噪声为n(t)，如果混合迭加波形是s(t)+n(t) 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。

加性噪声的来源是很多的，它们表现的形式也多种多样。根据它们的来源不同，一般可以粗略地分为四类，即无线电噪声，工业噪声，天电噪声，内部噪声。从噪声性质来区分可有单频噪声，脉冲干扰，起伏噪声。

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。

产生原因当噪声的频率和幅度达到一定程度时，就会淹没有用信号，从而使得有用信号很难解调。如图2所示，进行解调时，横轴坐标点1、2、3、4上解调出来的值可能是噪声波形上虚线圈所示的值，这些值与有用信号上相同横坐标点各处的真实值（实线圈）明显不同，假设一次通话的数据位数是8，这样当真实值的二进制序列是01100101时，受噪声干扰，假设前4位是正确的，由于后4位错误，解调后的值可能就是01101010了，如果传输的是ASCII码，则真实值01100101是A，噪声干扰后得到的值01101010却是J。由此图1中一个IT上班族如何瞬间变成一个杀猪的就不难理解了。

解决措施工程实践中，为了解决噪声干扰问题，通常采用滤波器进行有用信号外的无用信号过滤，在可编程的电路模块FPGA内部也设计有多个进行滤波的模块，并采用大数据量采样然后平均的技术进行纠错。另外对通信设备的射频模块会有很多性能指标来测试其抗干扰的性能和能力，最基本的指标如有用信号和噪声的比值信噪比，衡量相邻信道间相互干扰的指标ACPR，测试接收端抵抗落入频段内的干扰信号能力的杂散，以及抵抗有用信号在系统内部产生干扰的互调干扰，和接收端抵抗大干扰信号冲击从而接收性能恶化的阻塞干扰等等，当以上指标达到合格标准时，一个通信设备抗干扰的商用能力就得到了基本的保证。

中波广播发射的信道噪声问题研究现阶段，广播电视1于现实生活得到了高度应用，且人们也愈发重视广播发射的相关问题。信号传播时，以中波为主，且其在广播信号传播过程发挥着巨大的作用。然而，我国广播电视发展较晚，滞后于发达国家，即便通过一系列改革取得了喜人的成绩，但最终的发射频率仍不理想。为改善信号传输情况，应优化降噪技术，提升发射效率。

信道噪声的内涵噪声指代电路内部的信号无有用性，干扰则是指引噪声产生了异常影响，其基本干扰形式是辐射和传导。其中信道噪声主要指信号传输环节，因不同因素的作用所产生的干扰，我们可将信道噪声直观地称作干扰。当信号传输时，若存在信道噪声，则将引发传输失真的问题，严重还可能制约信号的正常传输。一般信道噪声包含平稳噪声和非平稳噪声这两种。中波广播信号通常是在空中得以传播的，我们通常将这一干扰称作噪声。基于不同的环境，虽然是一样频率的中波，但对应的传输效率也存在显著差异，为此，应明确中波广播发射问题，在具体的工作过程，不断降低信道噪声产生的不良影响。

在中波广播发射中，削弱信道噪声非常必要，但在以往的工作中，因不同技术的限制，一般只关心发射率的成功性，大多忽略信道噪声产生的具体影响，且也未对相应的削弱方法展开深人的探索。基于这一情况，若只关心发射成功率，逐步加大发射成本，假若信道噪声非常严重，便无法保障信息的传输情况。为在保障发射成功率的基础上，提升信号传输质量，应对信道噪声展开全面的探究，以此来采取有效的对策。

信道噪声对中波广播发射所产生的影响从表面上来说，信道噪声2虽然不能规避和削弱，然而，信息技术的发展和提升，将会使信号传输更加安全，并会提升信道环境的稳定性。若想明确信道噪声对中波广播发射所产生的影响，应以信道噪声发起为切人点，对此进行探究。

(1)广播发射的独特性。不同信号于同一个信道所产生的影响存在不同，中波本是特殊性信号，其路线并非提前制定的，因此，正式进人信道前，对应信号不能自主决定运转线路与信道。由此可知，中波不具有过强的传输目的，若发生信道噪声干扰问题，那么不可避免地受到一定的影响，进而降低声波质量，信号完整度也将随之下降。和别的声波相比，这种发射方式基于信道环境提出了较高的标准，当实施广播发射时，要求技术人员应面向中波进行科学的编码处理，以此来防范信道噪声产生的不良影响。

(2)引发污染问题。即便信道噪声仅仅干扰中波信号实际传输过程的资源性质，然而，信道噪声所产生的污染性影响将蔓延至信号传输全程。其一，受污染信号流向接收器，左右设备的判断;其二，信道噪声干扰信道频率的基本指向，待中波广播发射传输的信号进人信道选择环节，极有可能因信号干扰，误人别的信道;其三，信号污染遍布中波广播发射全程，降低传播质量，干扰传播效果。

(3)降低质量效率。从常规层面而言，中波正式进人信道后，对应接收设备便马上启动，以便接收信号。然而，若中波在信道中遭遇噪声干扰，则接收设备便接收不完整和区域之外的信号，这不仅会削弱信号的位置特性，降低信号传播效率，而且还会缩减信号覆盖范围，例如，信号波段和频率标准较高，则信道便不能顺利实现信号传播，对应信号传播质量将随之下降。

信道噪音削弱手段中波广播信号正式进人信道前，可能会因信号源作用，预测信道噪声环境，而此技术应用的主要方法为信道估算法。假定信道周边环境是干扰要素，同时，计算求解子载波环境要素对应的干扰能力，进而确定子载波中表现出的频率变化，清楚噪声影响最显著的子载波。另外，我们应知道，了解信道噪音影响可帮助技术人员更高地处理信号，经由频率调节和编码调节，可让它和信道噪声区相互区分开来。若从噪声抑制情况而言，信道估算法仅仅是权宜之计，即便不能消除噪音，但能够把噪声带来的无形影响转化为有形影响，可让管理人员进行技术测试和验证等。

在具体的实践活动中，噪音估算也不是完全正确的，在某些情况下还会发生虚警和漏警的问题，这是因为信道中存在大量的径声区，不能确定子载波的具体频率变化，若想分别区别开来，则将浪费较多的人力与物力资源。为此，信道时变特点和多帧统计局限特性在某种程度上制约了估算法的应用。基于这一不足，相关技术人员和工作者展开了大量的探索，即便没从根本上解决这一问题，但最终结果的精准度也有所提升，虚警和漏警的可能性有所降低，由此可知，依托信道估算法来控制信道噪声，降低不良影响的做法值得进一步探究。

综上所述，信号传输质量决定着广播电视的实际发展情况，并以中波广播发射为主，同时，人们也加大了相关研究。为提升信号传输质量和效率，我们应明确信道噪声的具体影响，采取适宜的降噪技术和手段，最终实现降噪的目的，保障发射质量，实现广播电视事业的稳步发展。

本词条内容贡献者为:

方正 - 副教授 - 江南大学