單位面積時(shí)頻塊上的噪聲特性分析與信號檢測

石 榮，宋慶軍，胡 柱

（電子信息控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610036）

0 引言

在電磁信號的時(shí)頻分析中單位面積的時(shí)頻塊意味著 Δf?Δt=1，其中 Δf為對應(yīng)的頻寬，單位 Hz，Δt為對應(yīng)的時(shí)寬，單位s。盡管從理論上已經(jīng)證明：任何信號均滿足Δf?Δt≥12［1-2］，但從工程應(yīng)用的角度講，單位面積的時(shí)頻塊是時(shí)頻面上可分辨的最小面積的時(shí)頻塊，這是由于工程上最常用的時(shí)頻分析工具為短時(shí)傅里葉變換，變換之前的時(shí)域采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率最高，而變換之后的頻域頻譜數(shù)據(jù)的頻率分辨率最高，但無論采用多長時(shí)間段的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，在時(shí)頻面上觀察，仍舊保持了最小可分辨的時(shí)頻單元格的面積為單位1的特性［3-4］。單位面積時(shí)頻塊上的噪聲及信號特性實(shí)際上在工程應(yīng)用中廣泛涉及。在數(shù)字通信中一般以Eb/n0尺度下的誤碼率或Es/n0尺度下的誤符號率來度量通信傳輸?shù)男阅?，其中Eb和Es分別表示承載一個(gè)比特和一個(gè)符號的信息所需要的信號能量［5-6］。在匹配濾波的性能表征中通常使用Esig/n0來表示濾波處理所能獲得的收益，其中Esig為目標(biāo)信號的能量［7］。在干涉儀測向應(yīng)用中同樣使用Esig/n0來計(jì)算干涉儀通道間信號相位差測量所能達(dá)到的精度［8］。在以上性能評價(jià)中都使用了單位帶寬內(nèi)的噪聲平均功率n0作為共同的尺度參考，n0的單位是WHz=J，實(shí)際上焦耳J是一個(gè)能量單位，這同時(shí)也說明：前述的Eb/n0、Es/n0和Esig/n0均是能量信噪比。其實(shí)n0也表示了單位面積時(shí)頻塊上的噪聲平均能量，因?yàn)閱挝粠捈礊? Hz，信號功率對應(yīng)了1 s時(shí)間長度內(nèi)的信號能量，1Hz?1s=1，即單位1，這對應(yīng)了單位面積的時(shí)頻塊，即Δf?Δt=1?！?br>