Аддитивный белый гауссовский шум
Аддитивный белый гауссовский шум ( AWGN ) — это базовая модель шума, используемая в теории информации для имитации эффекта многих случайных процессов, происходящих в природе. Модификаторы обозначают определенные характеристики:
Широкополосный шум исходит от многих естественных источников шума, таких как тепловые колебания атомов в проводниках (называемые тепловым шумом или шумом Джонсона-Найквиста ), дробовой шум , излучение черного тела от земли и других теплых объектов, а также от небесных источников. такие как Солнце. Центральная предельная теорема теории вероятностей указывает, что суммирование многих случайных процессов будет иметь тенденцию к распределению, называемому гауссовым или нормальным.
AWGN часто используется в качестве модели канала, в которой единственным ухудшением связи является линейное добавление широкополосного или белого шума с постоянной спектральной плотностью (выраженной в ваттах на герц полосы пропускания ) и гауссовым распределением амплитуды. Модель не учитывает затухание , частотную избирательность, интерференцию , нелинейность или дисперсию .. Однако он создает простые и понятные математические модели, которые полезны для понимания основного поведения системы до того, как будут рассмотрены эти другие явления.
Канал AWGN является хорошей моделью для многих каналов спутниковой и дальней космической связи. Это не очень хорошая модель для большинства наземных каналов из-за многолучевости, блокировки местности, помех и т. д. Однако для моделирования наземных путей AWGN обычно используется для имитации фонового шума изучаемого канала, в дополнение к многолучевому распространению, блокировке местности, помехи, помехи от земли и собственные помехи, с которыми современные радиосистемы сталкиваются при наземной эксплуатации.
Канал AWGN представлен серией выходов с индексом события дискретного времени . представляет собой сумму входных данных и шума, где независимо и одинаково распределено и получено из нормального распределения с нулевым средним значением с дисперсией (шум). Далее предполагается, что они не коррелируют с .
Пропускная способность канала бесконечна, если шум не равен нулю, и достаточно ограничены. Наиболее распространенным ограничением на входе является так называемое ограничение «мощности», требующее, чтобы для кодового слова, передаваемого по каналу, мы имели:
