SNR EsN0 EbN0的關(guān)系

SNR是每個(gè)采樣點(diǎn)(sample)的信噪比,S:信號(hào)功率资锰,單位瓦特。N:噪聲功率翎猛,瓦特胖翰。由功率譜密度的概念知,N = N0*Bn切厘。

EsN0是每個(gè)符號(hào)能量與噪聲能量譜密度的比值(dB)萨咳,

EbN0:Ratio of bit energy to noise power spectral density疫稿,每個(gè)二進(jìn)制bit能量與噪聲能量譜密度的比值(dB)

Rs為符號(hào)率,單位sps遗座,Rb為比特率,單位bps

K:每個(gè)符號(hào)所承載的二進(jìn)制bit數(shù)途蒋。比如16QAM調(diào)制中一個(gè)符號(hào)承載4bit數(shù)據(jù),K=4懊烤。因此Rb = K*Rs。

Tsym:符號(hào)周期腌紧,每個(gè)符號(hào)持續(xù)的時(shí)間畜隶,易知Tsym = 1/Rs壁肋,單位秒籽慢。

Tsamp:采樣周期,每個(gè)采樣點(diǎn)持續(xù)的時(shí)間嗡综,易知Tsamp = 1/Fs,其中Fs為采樣率察净。

Bn:噪聲帶寬盼樟,單位赫茲氢卡,對(duì)于awgn噪聲晨缴,對(duì)于復(fù)信號(hào)有?B n = F s = 1 / T s a m p Bn = Fs = 1/TsampBn=Fs=1/Tsamp

R _s=\frac{R _b}{C*Q_m} ,C為編碼效率筑悴,如1/3们拙,1/2阁吝,Qm為調(diào)制階數(shù),如BPSK(Qm=1)突勇,QPSK(Qm=2),C*Qm可近似看做頻譜效率埂奈,單位為bit/s/Hz,實(shí)際情況還需要考慮幀頭等開(kāi)銷(xiāo)

所以在基帶時(shí)有:

E_sN_0=E_b/N_0*R_b/R_s=E_b/N_0*C*Q_m

E_sN_0(dB)=E_b/N_0(dB)+10log10(C*Q_m)

在過(guò)采樣鏈路中有E_sR_s=E_{Nos} R_{Nos}账磺,Nos是過(guò)采樣倍數(shù)R_{Nos}=R_s*Nos共屈,則有

E_{Nos}/N_0(dB)= E_sN_0+10log10(Nos)=E_b/N_0(dB)+10log10(C*Q_m)+10log10(Nos)


舉例如下

EsN0和EbN0的轉(zhuǎn)換與調(diào)制方式M党窜,編碼速率C和過(guò)采樣系數(shù)N有關(guān)

QPSK:M=2

8PSK:M=3

N = Tf/Ts

EsN0 =?EbN0+10*log10(M*C)+10*log10(N)

帶內(nèi):10*log10(N)=0

舉例:調(diào)制QPSK,C=1/3幌衣,EbN0 = 8dB,基帶EsN0=8+10*log10(2*1/3)=6.239

2倍過(guò)采樣時(shí)EsN0=8+10*log10(2*1/3)+10*log10(2)=9.239


sN0(dB)=EbN0(dB)+10log10?(K)

由兩者的定義很容易得出上式哼凯,E s = K ? E b Es = K*EbEs=K?Eb,都轉(zhuǎn)換成dB形式即可楚里。

然后需要由EsN0(dB)來(lái)推倒出awgn函數(shù)所需要的SNR:

E s / N 0 ( d B ) = 10 l o g 10 ( E s / N 0 ) , E s = S ? T s y m , N 0 = N / B n Es/N0(dB) = 10log_{10}(Es/N0) , Es=S*Tsym, N0 = N/BnEs/N0(dB)=10log10?(Es/N0),Es=S?Tsym,N0=N/Bn

E s / N 0 = S ? T s y m / ( N / B n ) = ( T s y m ? F s ) ? ( S / N ) Es/N0 = S*Tsym/(N/Bn) = (Tsym*Fs)*(S/N)Es/N0=S?Tsym/(N/Bn)=(Tsym?Fs)?(S/N)

E s / N 0 ( d B ) = 10 l o g 10 ( T s y m / T s a m p ) + S N R ( d B ) Es/N0(dB) = 10log_{10}(Tsym/Tsamp) + SNR(dB)Es/N0(dB)=10log10?(Tsym/Tsamp)+SNR(dB)

S N R ( d B ) = E b N 0 ( d B ) + 10 l o g 10 ( K ) ? 10 l o g 10 ( F s / R s ) SNR(dB) = EbN0(dB) + 10log_{10}(K)-10log_{10}(Fs/Rs)SNR(dB)=EbN0(dB)+10log10?(K)?10log10?(Fs/Rs)

因此上式就是性能曲線(xiàn)圖橫坐標(biāo)EbN0(dB)與awgn輸入?yún)?shù)SNR(dB)之間的轉(zhuǎn)換公式了。其中F s / R s Fs/RsFs/Rs與過(guò)采樣率有關(guān)蝴光。如利用4倍于符號(hào)率的采樣率時(shí),即Fs/Rs = 4蔑祟,則表示每個(gè)符號(hào)采4個(gè)樣點(diǎn)沉唠。

對(duì)于實(shí)信號(hào)則有?B n = 2 ? F s Bn = 2*FsBn=2?Fs?(雙邊帶)。于是轉(zhuǎn)換關(guān)系為:

S N R ( d B ) = E b N 0 ( d B ) + 10 l o g 10 ( K ) ? 10 l o g 10 ( 0.5 ? F s / R s ) SNR(dB) = EbN0(dB) + 10log_{10}(K)-10log_{10}(0.5*Fs/Rs)SNR(dB)=EbN0(dB)+10log10?(K)?10log10?(0.5?Fs/Rs)

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