通信原理 -----噪声 噪声，从广义上讲是指通信系统中有用信号以外的有害干扰信号，习惯上把周期性的、规律的有害信号称为干扰，而把其她有害的信号称为噪声 噪声可以笼统的称为随机的，不稳定的能量它分为加性噪声和乘性噪声，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在这里我们重要讨论加性噪声一、信道中加性噪声的来源，一般可以分为三方面：1 人为噪声人为噪声来源于无关的其他信号源，例如：外台信号、开关接触噪声、工业的点火辐射等，这些干扰一般可以消除，例如加强屏蔽、滤波和接地措施等2 自然噪声自然噪声是指自然界存在的多种电磁波源，例如：闪电、雷击、太阳黑子、大气中的电暴和多种宇宙噪声等，这些噪声所占的频谱范畴很宽，并不像无线电干扰那样频率是固定的，因此这种噪声难以消除3 内部噪声内部噪声是系统设备自身产生的多种噪声，例如：电阻中自由电子的热运动和半导体中载流子的起伏变化等内部噪声是由无数个自由电子做不规则运动形成的，它的波形变化不规则，一般又称起伏噪声在数学上可以用随后过程来描述这种噪声，因此又称随机噪声。
随机噪声的分类常用的随机噪声可分为三类:（1）单频噪声单频噪声是一种持续波的干扰（如外台信号），它可视为一种已调正弦波，但其幅度、频率或相位是事先不能预知的这种噪声的重要特点是占有极窄的频带，但在频率轴上的位置可以实测因此，单频噪声并不是在所有通信系统中都存在2)脉冲噪声脉冲噪声是突发浮现的幅度高而持续时间短的离散脉冲这种噪声的重要特点是其突发的脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段从频谱上看，脉冲噪声一般有较宽的频谱（从甚低频到高频），但频率越高，其频谱强度就越小脉冲噪声重要来自机电互换机和多种电气干扰，雷电干扰、电火花干扰、电力线感应等数据传播对脉冲噪声的容限取决于比特速率、调制解调方式以及对差错率的规定脉冲噪声由于具有较长的安静期，故对模拟话音信号的影响不大,脉冲噪声虽然对模拟话音信号的影响不大，但是在数字通信中，它的影响是不容忽视的一旦浮现突发脉冲，由于它的幅度大，将会导致一连串的误码，对通信导致严重的危害CCITT有关租用线路的脉冲噪声指标是15分钟内，在门限以上的脉冲数不得超过18个在数字通信中，一般可以通过纠错编码技术来减轻这种危害3)起伏噪声起伏噪声是以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。
这些噪声的特点是，无论在时域内还是在频域内她们总是普遍存在和不可避免的起伏噪声既不能避免，且始终存在二、噪声分为如下几种类型： 1.热噪声 又称白噪声是由导体中电子的热震动引起的，它存在于所有电子器件和传播介质中它是温度变化的成果，但不受频率变化的影响热噪声是在所有频谱中以相似的形态分布，它是不可以消除的，由此对通信系统性能构成了上限 或称约翰逊噪声（Johnson noise）噪声的一种当光电倍增管施加负高压，而无光投射光电阴极时，由于光电极极与倍增极的电子热发射和玻璃外壳与管座的漏电，导致热电子由倍增极放大，所引起的暗电流的波动在记录仪器上则浮现噪声 2.散粒噪声 散粒噪声是半导体的载体密度变化引起的噪声 散粒效应噪声是Schottky于19研究此类噪声时,用子弹射入靶子时所产生的噪声命名的因此,它又称为散弹噪声或颗粒噪声在电化学研究中,当电流流过被测体系时,如果被测体系的局部平衡仍没有被破坏,此时被测体系的散粒效应噪声可以忽视不计 散粒噪声是由形成电流的载流子的分散性导致的，在大多数半导体器件中，它是重要的噪声来源在低频和中频下，散粒噪声与频率无关（白噪声），高频时，散粒噪声谱变得与频率有关。
散粒噪声有白噪声的特性，其电流均方值与电子电荷量q、总的直流电流Idc和带宽delt(f)成正比关系：I^2=2*q*Idc*delt(f) 3.闪烁噪声闪烁噪声又称为1/f噪声a一般为1、2、4,也有取6或更大值的状况与散粒噪声同样它同样与流过被测体系的电流有关、与腐蚀电极的局部阴阳极反映有关；所不同的是引起散粒噪声的局部阴阳极反映所产生的能量耗散掉了,且E外测体现为零或稳定值2 ,而相应于闪烁噪声的E外测则体现为具有多种瞬态过程的变量局部腐蚀(如点蚀)能明显地变化腐蚀电极上局部微区的阳极反映电阻值,从而导致E外测的剧烈变化因此,当电极发生局部腐蚀时,如果在开路电位下测定腐蚀电极的电化学噪声则电极电位会发生负移,之后随着着电极局部腐蚀部位的修复而正移；如果在恒压状况下测定,则在电流-时间曲线上有一种正的脉冲尖蜂三、 白噪声在通信系统中，常常遇到的噪声之一就是白噪声所谓白噪声是指它的功率谱密度函数在整个频域内是常数，即服从均匀分布换句话说，此信号在各个频段上的功率是同样的，由于白光是由多种频率（颜色）的单色光混合而成，因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”，此信号也因此被称作白噪声。
相对的，其她不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声 抱负的白噪声具有无限带宽，因而其能量是无限大，这在现实世界是不也许存在的事实上，我们常常将有限带宽的平整讯号视为白噪音，由于这让我们在数学分析上更加以便然而，白噪声在数学解决上比较以便，因此它是系统分析的有力工具一般，只要一种噪声过程所具有的频谱宽度远远不小于它所作用系统的带宽，并且在该带宽中其频谱密度基本上可以作为常数来考虑，就可以把它作为白噪声来解决例如，热噪声和散弹噪声在很宽的频率范畴内具有均匀的功率谱密度，一般可以觉得它们是白噪声 定义 自有关函数 在任意两个不同步刻上的随机取值都是不有关的白噪声的功率谱密度及其自有关函数，如图所示 应用虽然白噪声产生许多危害，但我们同样可以对它进行某些应用1. 白噪声的应用领域之一是建筑声学，为了削弱内部空间中分散人注意力并且不但愿浮现的噪声（如人的交谈)，使用持续的低强度噪声作为背景声音某些紧急车辆的警报器也使用白噪声，由于白噪声可以穿过如都市中交通噪声这样的背景噪声并且不会引起反射，因此更加容易引起人们的注意 2.在电子音乐中也有白噪声的应用，它被直接或者作为滤波器的输入信号以产生其他类型的噪声信号，特别是在音频合成中，常常用来重现类似于铙钹这样在频域有很高噪声成分的打击乐器。
3. 白噪声也用来产生冲击响应为了在一种表演地点保证音乐会或者其他表演的均衡效果，从P A 系统发出一种瞬间的白噪声或者粉红噪声，并且在不同的地方监测噪声信号，这样工程师就可以建筑物的声学效应可以自动地放大或者削减某些频率，从而就可以调节总体的均衡效果以得到一种平衡的和声 4. 白噪声可以用于放大器或者电子滤波器的频率响应测试，有时它与响应平坦的话筒或和自动均衡器一起使用这个设计的思路是系统会产生白噪声，话筒接受到扬声器产生的白噪声，然后在每个频率段进行自动均衡从而得到一种平坦的响应这种系统用在专业级的设备、高品位的家庭立体声系统或者某些高品位的汽车收音机上 5.白噪声也作为某些随机数字生成器的基本使用 6.白噪声也可以用于审讯前使人困惑，并且也许用于感觉剥夺技术的一部分上市销售的白噪声机器产品有私密性增强器、睡眠辅助器以及掩饰耳鸣四、 高斯白噪声 高斯白噪声，是指噪声的概率密度函数满足正态分布记录特性，同步它的功率谱密度函数是常数的一类噪声这里值得注意的是，高斯型白噪声同步波及到噪声的两个不同方面，即概率密度函数的正态分布性和功率谱密度函数均匀性，两者缺一不可 在通信系统的理论分析中，特别是在分析、计算系统抗噪声性能时，常常假定系统中信道噪声（即前述的起伏噪声）为高斯型白噪声。
其因素在于 1是高斯型白噪声可用品体数学体现式表述，便于推导分析和运算； 2.是高斯型白噪声的确反映了实际信道中的加性噪声状况，比较真实地代表了信道噪声的特性窄带高斯噪声 通信的目的在于传递信息，通信系统的构成往往是为携带信息的信号提供一定带宽的通道，其作用在于一方面让信号畅通无阻，同步最大限度的克制带外噪声因此实际通信系统往往是一种带通系统下面研究带通状况下的噪声状况 当高斯噪声通过觉得中心角频率的窄带系统时，就可形成窄带高斯噪声所谓窄带系统是指系统的频带宽度远远不不小于其中心频率的系统，即的系统这是符合大多数信道的实际状况的 窄带高斯噪声的特点是频谱局限在附近很窄的频率范畴内，其包络和相位都在作缓慢随机变化如用示波器观测其波形，它是一种频率近似为，包络和相位随机变化的正弦波 因此，窄带高斯噪声可表达为 式中，为噪声的随机包络；为噪声的随机相位相对于载波的变化而言，它们的变化要缓慢的多窄带高斯噪声的频谱和波形示意图： 特点： （1） 一种均值为零的窄带高斯噪声n（t），假定它是平稳随机过程，则它的同相分量nI（t）和正交分量nQ（t）也是平稳随机过程，为高斯分布，且均值也都为零，方差也相似。
（2） 窄带高斯噪声的随机包络服从瑞利分布 （3） 窄带高斯噪声的相位服从均匀分布应用： 高斯噪声用来考核一种系统，有限带宽“白噪声”做为将来的随机信号，它拥有各平权的频率信号，可以以此用来初步考核系统的整个频带对于接受机的链路来说，噪声系数是一种很重要的指标，总的噪声系数在各级的合理分派可以有效的提高接受机的敏捷度五、总结 我们加强对噪声结识和理解才干更好的减少通信时噪声的影响，甚至运用噪声这样才干使通信的可靠性和传播效率。