流程增益

增益在电子学上，通常为一个系统的讯号输出与讯号输入的比率。如5倍的增益，即是指系统令电压或功率增加了5倍。增益主要应用于放大电路中。流程增益(Process gain)，又称处理增益，是指在一个扩频系统中传播频宽和未传播频宽之比，或指扩展频谱处理器输出信噪比和输入信噪比之差。。通常以分贝（dB）表示。处理增益分时间处理增益和空间处理增益两种。

简介在扩频系统中，传输信号经过扩频和解扩的处理，系统的抗干扰性能得到提高，这种扩频处理得到的好处，称之为扩频系统的流程增益，其定义为接收相关处理器输出与输入信噪比的比值或表示接收系统对输入信噪比的改善程度，以dB为单位。定义为：G=10log输出功率信噪比/输入功率信噪比。对于一个时空接收系统，处理增益分时间处理增益和空间处理增益两种。

不同于传统的通信系统，然而，一个直接序列扩频（DSSS）系统确实具有一定的阻力抵抗窄带的干扰，干扰并不受到直接序列扩频（DSSS）信号的流程增益，因此，信号与干扰的比值变高了。

在调频（FM），流程增益可以表示为：

Gp 是处理增益

Bn 是噪声带宽

Δf 是峰值频率的差值

W 是正弦调制频率

扩频信号扩频是一种利用信息处理改善传输性能的技术。这种技术的目的和作用是在传输信息之前，先对所传信号进行频谱的扩宽处理，以便利用宽频谱获得较强的抗干扰能力、较高的传输速率，同时由于在相同频带上利用不同码型可以承载不同用户的信息，因此扩频也提高了频带的复用率

随着无线通信技术的发展，扩频信号在无线通信领域得到了广泛的应用。一方面，扩频信号是无线通信常见时间同步及频率同步的基本信号形态；另一方面，扩频信号是无线通信系统常用抗干扰、低截获特性的承载体。扩频增益定义为信号扩展频谱后的带宽与原信号带宽之比；处理增益定义为接收机输出信噪比与输入信噪比之比。与扩频增益相比，处理增益更能直观地反映扩频机制对通信性能的影响。

加性白高斯噪声信道(AWGN)中，扩频信号的处理增益等效于扩频增益，当扩频码片数无限增加时，扩频增益无限增大，扩频信号实际获得的处理增益也会无限增大。考虑信号带宽是原始符号扩频后的信号总带宽，符号长度是原始符号扩频后的总持续时间，若给定符号长度，扩频码片数无限增加等价于信号带宽无限增大；若给定信号带宽，扩频码片数无限增加等价于符号长度无限增大。由此，当信号带宽无限增大或符号长度无限增大时，扩频信号的处理增益会无限增大，即处理增益不存在上限。针对 AWGN 信道中的直接序列扩频系统，给定信号带宽与比特速率1。

信噪比通信系统接收端信号平均功率电平与噪声平均功率电平的差值，或信号平均功率与噪声平均功率之比的对数值，单位为dB (分贝)。通信系统中的噪声是对通信有用信号的一种干扰。它导致淹没电话信号，减小话音强弱的动态范围，降低清晰度，对数据信号则增加信号失真。进行通信电路设计时，信噪比是一项重要指标。必须保证信噪比达到一定水平，否则通信难以正常进行。噪声的来源：①通信设备的固有噪声，如导体、电阻的热噪声，电源噪声等；②其他电路引起的噪声，如无线电、电力线载波电路、广播线或电力线的干扰等；③雷电、磁暴、风沙等自然现象的感应噪声;④电力线绝缘子不规则放电引起的电晕噪声；⑤断路器、隔离开关操作引起的脉冲噪声等。其中电晕噪声和脉冲噪声属于电力线噪声。这种噪声电平比一般通信传输介质引入的噪声电平高得多。对信噪比的要求，在不良天气及工作环境下，对于电话信号，按标称电平计算，信噪比最小设计值可取25 dB；对于移频键控的数据信号，信噪比最低设计值可取15 dB。这样，在大部分正常天气及工作环境下，实际的信噪比可以分别达到35 dB及25 dB，保证了良好的传输质量。人耳对不同频率的信号具有不同的灵敏度。对于电话通路的噪声常用带有加权网络的噪声计测量。加权网络具有与人耳及受话器相同的频率衰减特性。因此所测得的电压或电平可以近似地代表噪声对人耳的影响，称为噪声计电压(电平)。电话通路的信噪比一般均按噪声计电压(电平)考虑。

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何星 - 副教授 - 上海交通大学