噪声相关笔记

噪声: 不期望接收到的信号(相对于期望接收到的信号)

白噪声: 功率谱密度为常数的随机信号或随机过程,功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。此信号在各个频段上的功率是一样的。相对的,其它不具有这一性质的噪声信号(功率谱密度不均匀)被称为有色噪声。(频谱是一个常数)

高斯噪声: 是一种服从高斯分布的随机噪声。

高斯白噪声: 幅度统计规律服从高斯分布而功率谱为常数的噪声。仿真时经常采用高斯白噪声,这是因为实际系统(包括雷达和通信系统等大多数电子系统)中的主要噪声是热噪声,而热噪声是典型的高斯白噪声,高斯噪声下的理想系统都是线性系统

白噪声不必服从高斯分布,高斯分布的噪声不一定是白噪声

加性噪声: 一般指热噪声、散弹噪声等。它们与信号的关系是相加,不管有没有信号,噪声都存在。一般通信中把加性随机性看成是系统的背景噪声。

乘性噪声: 一般由信道不理想引起的。它们与信号的关系是相乘,信号在,噪声在;信号不在,噪声也就消失。乘性随机性看成是系统的时变性或者非线性造成的。乘性噪声普遍存在于现实世界的图像应用当中。

  • 高斯噪声:是一种随机噪声,其时域内信号幅度(实数域是绝对值,复数域是模)的统计规律服从高斯分布
  • 白噪声:白是指该信号的功率谱在整个频域内为常数的噪声,其傅里叶反变换是单位冲击函数,其自相关函数也是冲击函数(说明这种信号只与自己相关,与它的时延信号就不相关)

高斯白噪声和高斯有色噪声的区别:高斯有色噪声其分布是高斯的,但是它的频谱在整个频域内不是一个常数,或者说,对高斯信号采样的时候不是随机采样的,而是按照某种规律来采样的。理想的噪声时具有无限带宽,因而其能量是无限大,但是在现实世界是不可能存在的。一般的,只要一个噪声过程所具有的频谱宽度远远大于它所作用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,就可以当做白噪声处理。一般将噪声当做白噪声,是因为一般生活中的噪声由热噪声产生,其为高斯白噪声。

时域特性与频域特性共同决定了噪声的特性。时域特性与频域特性相互独立,也即是说,时域特性由概率分布(高斯还是均匀分布还是其他分布)决定的,频域特性(白与不白)则由频带宽度决定的。

功率谱是功率谱密度的简称。

 从统计角度出发:当这个随机变量(噪声),服从均值为0,方差为σ2的正态分布(即二阶中心矩),即为标准正态分布。

当均值为0时,二阶中心距等于二阶原点矩。而二阶原点矩就是一个信号的功率。 

功率谱是功率的傅里叶变换。高斯白噪声的功率是σ2,变换前后分别是,时域的δ脉冲信号(脉冲的强度是σ2)和在频域的一条直线(即功率谱是常数)

噪声强度=噪声功率

根据定义, SNR,(Signal Noise Ratio),信噪比就是信号的强度除以噪声的强度(或者信号功率与噪声功率之比),10LOG(Ps/Pn),所以,首先来讲讲信号的强度。其实 信号的强度指的就是信号的能量,在连续的情形就是对x平方后求积分,而在离散的情形自然是求和代替积分了。在matlab中也是这样实现的,只不过多了一个规范化步骤罢了:
                                                       signPower = sum(abs(sign(: )).^2)/length(sign(: ))
这就是信号的强度,这里sign(: )为信号。
                   dB:SNR=10*log10(signPower./noisePower)
                比值:signPower./noisePower

 一点说明,对高斯白噪声,其方差和功率(单位为W)是一样的。因此,对方差,要做的只是将w变换成dbw,即dbw=10log(w)。

Matlab产生高斯白噪声的两个函数

  • WGN:产生高斯白噪声
  • AWGN:在某一信号中加入高斯白噪声

y = wgn(m,n,p);%%产生一个m行n列的高斯白噪声的矩阵,p以dBW为单位制定信号的强度 ,等同于sqrt(10^(p/10))*randn(m,n)
y = awgn(x,SNR);%%在信号x中加入高斯白噪声。信噪比SNR以dB为单位。x的强度假定为0dBW。如果x是复数,就加入复噪声 sqrt(noisePower)*randn(n,1)

matlab里面,randn(m,n)生成标准正态分布的伪随机数(均值为0,方差为1),rand(m,n)生成均匀分布的伪随机数,分布在(0~1)之间;

——摘自https://blog.csdn.net/MrShuang123/article/details/102622901

    https://blog.csdn.net/Guinan_Li/article/details/78535311

    https://blog.csdn.net/chenxingp123/article/details/24238509

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