문. AWGN(Additive Gaussian White Noise) 정의 및 사용 이유

문. AWGN(Additive Gaussian White Noise) 정의 및 사용 이유

답.

1. AWGN의 정의

  - 시스템의 가장 일반적인 잡음으로 모든 주파수 대역에서 일정한 분포를 갖는 잡음

  - 실제 존재하지 않는 이상적인 잡음

 

2. AWGN 개념도 및 특징

가. 개념도

<그림. AWGN 개념도>

  - Additive: 전송신호에 더해지는 형태임(r(t)=s(t)+n(t))

  - Gaussian: 통계적으로 가우시안 정규분포

<그림. 가우시안 정규분포 그래프>

  - White: 모든 주파수대역에서 나타나므로 백색임

나. 특징

  - 평균값은 0이고 비주기 신호임

  - 전 주파수대역에 걸쳐 전력스펙트럼밀도가 일정(No/2)

  - 통계적 성질이 시간에 따라 변하지 않는 정상적 랜덤과정

  - 대역폭이 무한대이므로 평균전력도 무한대(실현 불가능)

  - 백색잡음에 가장 근접한 잡음으로 열잡음이 있음

  - 가우시안 분포를 형성함

 

3. AWGN를 사용하는 이유

<그림. 시스템 연계 구성도>

  -

  - 이를 중심극한 정리라함

<그림. 중심극한 정리 개념도>

구 분	설 명
중심극한정리	- 각 시스템에서 발생하는 잡음이 합성되면 결국 가우시안 분포에 수렴함
수학적 모델링 용이	- AWGN 채널은 실제 통신채널과 유사하게 모델링 할 수 있음 - 수학적으로 표현이 용이함

 

4. AWGN과 유색잡음 비교

구 분	AWGN	유색잡음
주파수 범위	전 주파수 대역에 분포	한정된 주파수 대역에 분포
생성 방법	열잡음	대역제한
평균 전력	무한 값	유한 값
활용분야	통신시스템 설계	필터 설계

 

5. AWGN 형태 잡음 종류

구 분	설 명
산탄 잡음	- 반도체 소자에서 불규칙적으로 발생하는 잡음 - 전류에 따라 증가함
험 잡음	- 상용 전원의 60Hz 또는 그 2배 주파수가 혼입되어 발생하는 잡음
전류 잡음	- 저항 성분에 직류 전류가 존재하는 경우 발생하는 잡음
플리커 잡음	- 전송매체의 도전율의 변화로 발생하는 잡음 - 낮은 주파수에서 잡음 전력이 큼
열 잡음	- 도선을 구성하는 전자의 진동에 의해 발생되는 잡음 - 온도 증가 시 열 잡음 증가

 

6. AWGN 잡음 개선 방법

  - 수신기 내부 잡음 억제(잡음 억제 회로)

  - 동축 급전선 사용

  - 전원회로에 필터를 삽입하거나 차폐를 시행

  - 수신기의 실효 대역폭을 좁게 함