ここで何を探しているのか具体的にはわかりません。ノイズは通常、そのパワースペクトル密度、または同等の自己相関関数によって記述されます。ランダムプロセスの自己相関関数とそのPSDは、フーリエ変換ペアです。たとえば、ホワイトノイズには、衝動的な自己相関があります。これは、フーリエ領域のフラットなパワースペクトルに変換されます。
あなたの例は、(幾分非現実的ながら)のキャリア周波数で搬送波変調ホワイトノイズを観測する通信受信機に類似している2つのω。例の受信機は、送信機の発振器とコヒーレントな発振器を備えているため、非常に幸運です。変調器と復調器で生成される正弦波の間に位相オフセットがないため、ベースバンドへの「完全な」ダウンコンバージョンが可能になります。これは、それ自体では実用的ではありません。コヒーレント通信受信機には多くの構造があります。ただし、ノイズは通常、受信機が回復しようとする変調信号とは無関係な通信チャネルの追加要素としてモデル化されます。送信機が変調出力信号の一部として実際にノイズを送信することはまれです。
ただし、それが邪魔にならないので、例の背後にある数学を見て、観察を説明することができます。(少なくとも元の質問で)説明した結果を得るために、変調器と復調器には、同じ基準周波数と位相で動作する発振器があります。変調器は次を出力します。
n (t )x (t )〜N(0 、σ2)= n (t )罪(2 ω T )
受信機は、次のようにダウンコンバートされたIおよびQ信号を生成します。
I(t)Q(t)=x(t)sin(2 ω T )= N (T )罪2(2 ω T )= x (t )cos(2 ω T )= N (T )罪(2 ω T )COS(2 ω T )
一部の三角関数のアイデンティティは、およびQ (t )をさらに肉付けするのに役立ちます。私(t )Q (t )
罪2(2 ω T )罪(2 ω T )COS(2 ω T )= 1 - cos(4 ω T )2= 罪(4 ω T )+ 罪(0 )2= 12罪(4 ω T )
これで、ダウンコンバートされた信号ペアを次のように書き換えることができます。
私(t )Q (t )= n (t )1 - cos(4 ω T )2= 12n (t )罪(4 ω T )
入力ノイズはゼロ平均であるため、とQ (t )もゼロ平均です。これは、それらの分散が次のことを意味します。私(t )Q (t )
σ2私(t )σ2Q (t )= E(I2(t ))= E (n2(t )[ 1 − cos(4 ω T )2]2) = E (n2(t ))E ([ 1 − cos(4 ω T )2]2)= E(Q2(t ))= E (n2(t )罪2(4 ω T )) = E (nは2(t ))E (罪2(4 ω T ))
あなたはあなたの質問でとQ (t )の分散の比率に注意しました。次のように簡略化できます。私(t )Q (t )
σ2私(t )σ2Q (t )= E ([ 1 − cos(4 ω T )2]2)E (罪2(4 ω T ))
期待値は、ランダムプロセスの時間変数tで取得されます。関数は決定論的で周期的であるため、これは実際には1周期にわたる各正弦関数の平均二乗値に相当します。ここに示されている値の場合、比率は√になりますn (t )t、あなたが述べたように。Iチャネルでより多くのノイズパワーが得られるという事実は、復調器自体の正弦波基準でノイズがコヒーレントに(つまり、同相で)変調されていることのアーティファクトです。基礎となる数学に基づいて、この結果は予想されるものです。ただし、前に述べたように、このタイプの状況は一般的ではありません。3–√
直接質問していませんが、このタイプの操作(正弦波搬送波による変調とそれに続く搬送波の同一またはほぼ同一の再生の復調)は、通信システムの基本的な構成要素であることに注意してください。周波数においてI及びQ信号成分を除去するローパスフィルタ:実際の通信受信機は、しかし、キャリア復調後に追加のステップを含むであろう。ダブルキャリア周波数成分を除去すると、IエネルギーとQエネルギーの比率は次のようになります。4つのω
σ2私(t )σ2Q (t )= E ((12)2)E(0)= ∞
これがコヒーレント直交変調レシーバーの目標です。同相(I)チャネルに配置された信号は、直交(Q)信号への漏れなしでレシーバーのI信号に伝えられます。
編集:私はあなたのコメントを以下に対処したかった。直交受信機の場合、ほとんどの場合、搬送周波数は送信信号帯域幅の中心にあるため、搬送周波数に帯域制限される代わりに、一般的な通信信号は間隔[ ω - Bω 、ここでBはその変調帯域幅です。直交受信機は、最初のステップとして信号をベースバンドにダウンコンバートすることを目的としています。これは、後続の分析ステップでIおよびQチャネルを複素数値信号の実数成分と虚数成分として扱うことで実現できます。[ ω - B2、ω + B2]B
周期定常の2次統計に関するコメントに関して、エラーがあります。信号の周期定常性は、自己相関関数でキャプチャされます。関数をR (t 、τ )とする:x (t )R (t 、τ)
R (t 、τ)= E(X (T )X (T - τ))
R (t 、τ)= E(N (T )N (T - τ)罪(2 ω T )罪(2 ω (T - τ)))
R (t 、τ)= E(N (T )N (T - τ))罪(2 ω T )罪(2 ω (T - τ))
n (t )τ
R (t 、τ)= σ2δ(τ)罪2(2 ω T )
x (t )