• 1.摘要
  • 2.信道容量
  • 3.时间域中的效果

AWGN

加性高斯白噪声(英语:Additive white Gaussian noise,AWGN)在通信领域中指的是一种功率谱函数是常数(即白噪声),且幅度服从高斯分布的噪声信号。因其可加性、幅度服从高斯分布且为白噪声的一种而得名。

该噪声信号为一种便于分析的理想噪声信号,实际的噪声信号往往只在某一频段内可以用高斯白噪声的特性来进行近似处理。由于AWGN信号易于分析、近似,因此在信号处理领域,对信号处理系统(如滤波器、低噪音高频放大器、无线信号传输等)的噪声性能的简单分析(如:信噪比分析)中,一般可假设系统所产生的噪音或受到的噪音信号干扰在某频段或限制条件之下是高斯白噪声。

加性高斯白噪声只是白噪声的一种,另有泊松白噪声等。

信道容量

AWGN 信道由一系列的image(输出) 来表示,其中的 image 表示离散的时间事件索引。imageimage(输入)、噪声、image 的数值和,其中 image 是独立恒等分布的随机变量并来自于均值为 0,方差为 image(噪声) 的正态分布。image 可以进一步认为和 image 有关。

image

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信道的容量是无穷的,除非噪声 image非零且 image 有足够的约束。输入中最常见的约束被叫做功率约束,这要求码字image 通过信道传送。我们有:

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其中 image代表信道功率的最大值。因此信道容量的功率约束可以通过以下公式给出:

image

这里,imageimage 的分布。image 可以扩展为微分熵的形式:

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但是 imageimage 是独立的,因此:

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通过计算高斯微分熵可给出:

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因为 imageimage 是独立的并且它们的和给出了 image

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从此约束中,我们可以从微分熵的属性中推断出:

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因此信道容量可以通过可变信息中的最高可获取约束求得: