如何评估网络噪声？

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：热噪声功率谱密度的典型值为-174 d Bm/Hz。散弹噪声主要是由光电探测器引入的。在式中，有式中，gi为链路增益，nadd为链路本身及其元件引入的噪声。式可转换为由式可知，噪声系数与信号本身无关。此外，光与无线网络系统中的3种噪声都是“白噪声”，即噪声的功率谱密度与频率无关，是一条水平直线。因此，nadd与nin都是系统带宽的函数，nin分子与分母对带宽的依赖相抵消，噪声系数与系统带宽是独立的。

光纤通信的优势在于光纤受噪声的影响非常小。所以在光与无线网络系统中，光纤传输信号部分所引入的噪声可以忽略不计。但是接收端的光电探测器、放大器等器件都将引入噪声。整个通信系统的噪声主要来源于热噪声、散弹噪声和相对强度噪声。

1.噪声种类

（1）热噪声

热噪声（Thermal Noise）产生于导体中，是自由电子的布朗运动所引起的噪声。导体中的每一个自由电子由于具有热能而进行相对运动。由于粒子之间不规则的运动而碰撞产生的电流方向是不确定的，其平均值为零，但是产生的交流电流会对系统产生影响，称为热噪声。

热噪声的随机性服从高斯分布，因为它满足中心极限定理。热噪声的大小为

式（3-8）中，k是玻尔兹曼（Boltzmann）常数；T是绝对温度；B是带宽；RL是负载阻抗值。热噪声功率谱密度的典型值为-174 d Bm/Hz。

（2）散弹噪声

散弹噪声（Shot Noise）是一种量子噪声，当有电流通过载流子时形成独立、随机的运动，这时会产生电流，由此引起的噪声称为散弹噪声。在光链路中，当光子到达光电探测器时，光电探测器中的电子随之发生一系列独立、随机的反应，从而使光电流转换为电流，同时散弹噪声附加在光电转换之后的电流上。

散弹噪声的功率谱密度为

式（3-9）中，e是电子电荷， pagenumber_ebook=42,pagenumber_book=31 是光电二极管产生的平均光电流，是光电二极管的暗电流，B是等效噪声带宽。散弹噪声主要是由光电探测器引入的。

（3）相对强度噪声

相对强度噪声（Relative Intensity Noise）是用于定义激光器输出功率的随机抖动的。造成激光器输出光源随机抖动的因素有很多，归结起来是由于光子自发或受激的随机辐射。

相对强度噪声的定义式为

式（3-10）中，＜ID＞是光源输出的光电流的平均强度，＜irin＞是相对强度噪声的平均电流强度。典型的RIN值为-150～-165 d B/Hz。

2.噪声系数

噪声系数（Noise Figure）用于描述输出端信号噪声较输入端的恶化情况。若在传输过程中不引入噪声，则噪声系数0 dB为噪声系数的上限。

在式（3-11）中，有

式（3-12）中，gi为链路增益，nadd为链路本身及其元件引入的噪声。式（3-12）可转换为

由式（3-13）可知，噪声系数与信号本身无关。此外，光与无线网络系统中的3种噪声都是“白噪声”，即噪声的功率谱密度与频率无关，是一条水平直线。因此，nadd与nin都是系统带宽的函数，nin分子与分母对带宽的依赖相抵消，噪声系数与系统带宽是独立的。

如何评估网络噪声？

相关推荐