[科普中國(guó)]-流程增益

增益在電子學(xué)上，通常為一個(gè)系統(tǒng)的訊號(hào)輸出與訊號(hào)輸入的比率。如5倍的增益，即是指系統(tǒng)令電壓或功率增加了5倍。增益主要應(yīng)用于放大電路中。流程增益(Process gain)，又稱處理增益，是指在一個(gè)擴(kuò)頻系統(tǒng)中傳播頻寬和未傳播頻寬之比，或指擴(kuò)展頻譜處理器輸出信噪比和輸入信噪比之差。。通常以分貝（dB）表示。處理增益分時(shí)間處理增益和空間處理增益兩種。

簡(jiǎn)介在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，傳輸信號(hào)經(jīng)過擴(kuò)頻和解擴(kuò)的處理，系統(tǒng)的抗干擾性能得到提高，這種擴(kuò)頻處理得到的好處，稱之為擴(kuò)頻系統(tǒng)的流程增益，其定義為接收相關(guān)處理器輸出與輸入信噪比的比值或表示接收系統(tǒng)對(duì)輸入信噪比的改善程度，以dB為單位。定義為：G=10log輸出功率信噪比/輸入功率信噪比。對(duì)于一個(gè)時(shí)空接收系統(tǒng)，處理增益分時(shí)間處理增益和空間處理增益兩種。

不同于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)，然而，一個(gè)直接序列擴(kuò)頻（DSSS）系統(tǒng)確實(shí)具有一定的阻力抵抗窄帶的干擾，干擾并不受到直接序列擴(kuò)頻（DSSS）信號(hào)的流程增益，因此，信號(hào)與干擾的比值變高了。

在調(diào)頻（FM），流程增益可以表示為：

Gp 是處理增益

Bn 是噪聲帶寬

Δf 是峰值頻率的差值

W 是正弦調(diào)制頻率

擴(kuò)頻信號(hào)擴(kuò)頻是一種利用信息處理改善傳輸性能的技術(shù)。這種技術(shù)的目的和作用是在傳輸信息之前，先對(duì)所傳信號(hào)進(jìn)行頻譜的擴(kuò)寬處理，以便利用寬頻譜獲得較強(qiáng)的抗干擾能力、較高的傳輸速率，同時(shí)由于在相同頻帶上利用不同碼型可以承載不同用戶的信息，因此擴(kuò)頻也提高了頻帶的復(fù)用率

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)頻信號(hào)在無線通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。一方面，擴(kuò)頻信號(hào)是無線通信常見時(shí)間同步及頻率同步的基本信號(hào)形態(tài)；另一方面，擴(kuò)頻信號(hào)是無線通信系統(tǒng)常用抗干擾、低截獲特性的承載體。擴(kuò)頻增益定義為信號(hào)擴(kuò)展頻譜后的帶寬與原信號(hào)帶寬之比；處理增益定義為接收機(jī)輸出信噪比與輸入信噪比之比。與擴(kuò)頻增益相比，處理增益更能直觀地反映擴(kuò)頻機(jī)制對(duì)通信性能的影響。

加性白高斯噪聲信道(AWGN)中，擴(kuò)頻信號(hào)的處理增益等效于擴(kuò)頻增益，當(dāng)擴(kuò)頻碼片數(shù)無限增加時(shí)，擴(kuò)頻增益無限增大，擴(kuò)頻信號(hào)實(shí)際獲得的處理增益也會(huì)無限增大?？紤]信號(hào)帶寬是原始符號(hào)擴(kuò)頻后的信號(hào)總帶寬，符號(hào)長(zhǎng)度是原始符號(hào)擴(kuò)頻后的總持續(xù)時(shí)間，若給定符號(hào)長(zhǎng)度，擴(kuò)頻碼片數(shù)無限增加等價(jià)于信號(hào)帶寬無限增大；若給定信號(hào)帶寬，擴(kuò)頻碼片數(shù)無限增加等價(jià)于符號(hào)長(zhǎng)度無限增大。由此，當(dāng)信號(hào)帶寬無限增大或符號(hào)長(zhǎng)度無限增大時(shí)，擴(kuò)頻信號(hào)的處理增益會(huì)無限增大，即處理增益不存在上限。針對(duì) AWGN 信道中的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)，給定信號(hào)帶寬與比特速率1。

信噪比通信系統(tǒng)接收端信號(hào)平均功率電平與噪聲平均功率電平的差值，或信號(hào)平均功率與噪聲平均功率之比的對(duì)數(shù)值，單位為dB (分貝)。通信系統(tǒng)中的噪聲是對(duì)通信有用信號(hào)的一種干擾。它導(dǎo)致淹沒電話信號(hào)，減小話音強(qiáng)弱的動(dòng)態(tài)范圍，降低清晰度，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)則增加信號(hào)失真。進(jìn)行通信電路設(shè)計(jì)時(shí)，信噪比是一項(xiàng)重要指標(biāo)。必須保證信噪比達(dá)到一定水平，否則通信難以正常進(jìn)行。噪聲的來源：①通信設(shè)備的固有噪聲，如導(dǎo)體、電阻的熱噪聲，電源噪聲等；②其他電路引起的噪聲，如無線電、電力線載波電路、廣播線或電力線的干擾等；③雷電、磁暴、風(fēng)沙等自然現(xiàn)象的感應(yīng)噪聲;④電力線絕緣子不規(guī)則放電引起的電暈噪聲；⑤斷路器、隔離開關(guān)操作引起的脈沖噪聲等。其中電暈噪聲和脈沖噪聲屬于電力線噪聲。這種噪聲電平比一般通信傳輸介質(zhì)引入的噪聲電平高得多。對(duì)信噪比的要求，在不良天氣及工作環(huán)境下，對(duì)于電話信號(hào)，按標(biāo)稱電平計(jì)算，信噪比最小設(shè)計(jì)值可取25 dB；對(duì)于移頻鍵控的數(shù)據(jù)信號(hào)，信噪比最低設(shè)計(jì)值可取15 dB。這樣，在大部分正常天氣及工作環(huán)境下，實(shí)際的信噪比可以分別達(dá)到35 dB及25 dB，保證了良好的傳輸質(zhì)量。人耳對(duì)不同頻率的信號(hào)具有不同的靈敏度。對(duì)于電話通路的噪聲常用帶有加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的噪聲計(jì)測(cè)量。加權(quán)網(wǎng)絡(luò)具有與人耳及受話器相同的頻率衰減特性。因此所測(cè)得的電壓或電平可以近似地代表噪聲對(duì)人耳的影響，稱為噪聲計(jì)電壓(電平)。電話通路的信噪比一般均按噪聲計(jì)電壓(電平)考慮。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

何星 - 副教授 - 上海交通大學(xué)