Thermal Noise   열 잡음, 존슨 잡음, 나이키스트 잡음

(2018-07-10)

Thermal Noise Voltage, 열 잡음 전압

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[잡음 특성]
내부 잡음   1. 열 잡음
  2. AWGN
  3. 백색 잡음
  4. 산탄 잡음
  5. 위상 잡음
  6. 양자화 잡음
  7. 회선 잡음
  8. 핑크 잡음

1. 열 잡음 (Thermal Noise)

  ㅇ 가장 일반적으로 발생되는 잡음
     - 주로 저항성 소자에서 전자의 열적 불규칙 운동에 의해 발생되는 잡음
        . 통신 이론에서 잡음모델링하는데 주로 사용

  ㅇ 관심이 있는 꽤넓은 주파수 대역 내에서 균등 확률분포 형태를 갖음
     - 일상적인 온도(290 K)에서는 주파수 ~1012 Hz까지 일정하다가 감소됨


2. 열 잡음의 `또 다른 명칭`

  ㅇ `존슨잡음`, `나이퀴스트잡음` 이라고도함                                 ☞ 열운동 참조
     - 존슨이 열잡음을 측정하여 발생식을 도출하고, 나이퀴스트가 이론적으로 설명함

  ㅇ `백색잡음`, `랜덤잡음` 이라고도함
     - 거의 대부분의 주파수 성분을 다 포함하기 때문에 백색이라고 함
 
  ※ 한편, 열잡음은 그 특성에 따라 => `AWGN (가산성 백색 가우시안 잡음)`라고 불리워짐
     - 가산적/부가적 (Additive)
     - 백색 (White)
     - 가우시안분포/정규분포 (Gaussian)


3. 열 잡음의 발생 형태 

  ㅇ 모든 전송매체/통신설비에서 발생
     - 도체전자들의 열적동요(Thermal Agitation)에 따른 자연상태 그대로의 잡음
     - 자유전자들의 불규칙운동에 기인

  ㅇ 통신설비를 구성하는 각종 고체소자의 자유전자들은 열에 의해 동요되어 움직임
     - 이에따른 잡음 전압시간에 따라 랜덤하게 변화하며,
     - 그 확률적 분포정규 분포 즉, 가우스 분포를 따르게됨.


4. 열 잡음 전압 (Thermal Noise Voltage)

  ㅇ 일명, 존슨저항잡음방정식 (Johnson Resistor Noise Equation) 또는
           Rayleigh-Jeans 근사식 이라고도함
     - 1926년 벨 연구소 John Johnson이 저항 양단에 온도에 비례하는 불가피한 잡음 전압
       을 발견하고, 이를 Nyquist가 이론적으로 설명을 함

  ㅇ  Vrms2 = < vn2(t) > = 4 k T B R  [V2]
     -  k = 1.38 x 10-23 [J/K] : 볼츠만상수
     -  T : 절대 온도 또는 잡음 온도 [K]
     -  B : 대역폭 [Hz]
     -  R : 저항 [Ω]


5. 열 잡음 전력 (Thermal Noise Power)

  ※ ☞ 잡음 전력 스펙트럼 밀도(Noise Power Spectral Density) 참조


[잡음 특성] 1. 잡음 지수 2. 잡음 온도 3. 잡음 전압 4. 잡음 전력 5. 잡음 등가 대역폭 6. 진폭 확률 분포
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        2.   잡음
              1. 잡음이란?
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          2.   외부 잡음
          3.   잡음 특성
            1.   1. 잡음 지수
                2. 잡음 온도
                3. 잡음 전압
                4. 잡음 전력
                5. 잡음 등가 대역폭
                6. 진폭 확률 분포
        3.   왜곡
        4.   간섭
        5.   성능측정
      7.   동기화
      8.   대역폭
    2.   선로/전송
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