通信原理第八讲线性调制系统的抗噪声性能.ppt

通信原理 第八讲,通信基础教研室 潘若禹 办公室 3号实验楼324 电话 88166348 邮箱 ,5.2 线性调制系统的抗噪声性能 1. 分析模型 上面介绍调制原理时,我们只考虑了信号本身的变换过程与解调结果,在实际系统中噪声对系统的影响是在所难免的。最常见的噪声有加性噪声,加性噪声通常指接收到的已调信号叠加上一个干扰,而加性噪声中的起伏噪声对已调信号造成连续的影响。 起伏噪声可视为各态历经平稳的高斯白噪声。 不同的调制方式,抗噪声能力不同,因此抗噪声能力与调制系统密切相关。,传输和接收系统的一般模型如下：,带通滤波器带宽远小于中心频率 时,可视带通滤波器为窄带滤波器,平稳高斯白噪声通过窄带滤波器后,可得到平稳高斯窄带噪声。于是 即为窄带高斯噪声,其表示式为 的一维概率密度为瑞利分布, 的一维概率密度函数是均匀分布。,式中, 为输入噪声功率。若白噪声的双边功率谱密度为 ,带通滤波器是高度为1、带宽为B的理想矩形函数,则解调器的输入噪声功率为 这里的带宽B通常取已调信号的频带宽度，目的是使已调信号能无失真地进入解调器，同时又最大限度地抑制噪声。 模拟通信系统的可靠性指标就是系统的输出信噪比,其定义为,当然,也有对应的输入信噪比,其定义为,为了便于衡量同类调制系统采用不同解调器时对输入信噪比的影响,还可用输出信噪比和输入信噪比的比值G来度量解调器的抗噪声性能,比值G称为调制制度增益,定义为 显然,调制制度增益越大,表明解调器的抗噪声性能越好。 2.DSB调制系统的性能,有用信号 经LPF后 噪声信号 经LPF后,3.SSB调制系统的性能 有用信号,经LPF后 噪声信号 经LPF后,4.DSB SSB性能比较 这是否可以说明DSB抗噪声性能好于SSB吗？答案是否定的。 因为双边带已调信号的平均功率是单边带信号的两倍,所以两者的输出信噪比是在不同的输入信号功率情况下得到的。,4.AM调制系统的性能 AM信号可采用相干解调和包络检波两种方式。相干解调时AM调制系统的性能分析与前面几个的分析方法相同,在此无需赘述。 这里,仅就常用的简单的包络检波解调性能作一分析,其分析模型如图所示。 设包络检波器的输入信号为 ,且假设 均值为零， 输入噪声为 包络检波器输入端的信噪比为 当包络检波器输入端的信号是有用信号和噪声的混合波形时,即,合成相位为 包络检波的作用就是输出 中的有用信号。实际上,检波器输出的有用信号与噪声混合在一起,无法完全分开,因此计算输出信噪比十分困难。这里,考虑两种特殊情况。 1)大信噪比情况 大信噪比指的是输入信号幅度远大于噪声幅度,即 ,由于 被电容器阻隔,我们把有用信号与噪声独立分成两项,可类似前面的分析方法进行。 系统输出信噪比为 调制制度增益为 上式表明,AM信号的调制制度增益GAM随A0的减小而增大。,由于 ,所以GAM总是小于,可见包络检波器对输入信噪比没有改善,而是恶化了。对于100%调制( ), 为单频正弦信号,即 GAM最大值为 。 2)小信噪比情况 小信噪比指的是输入信号幅度远小于噪声幅度,即,式中, 及 代表噪声 的包络和相位。其中 由此可见, 中没有与 成正比或单独信号项,只有受 调制的 项,由于 是随机噪声,因而 被噪声扰乱,结果 仍然被视为噪声。 这表明,在小信噪比情况下,信号不能通过包络检波器恢复出来。 资料表明,小信噪比输入情况下,包络检波器的输出信噪比基本上与输入信噪比的平方,成正比，即 由于大信噪比条件下,检波输出信噪比So/No与输入信噪比Si/Ni成正比,能够实现正常解调。可以预料，应该存在一个临界值,当输入信噪比大于此临界值时包络检波器能正常地工作, 而小于此临界值时,不能正常工作,这个临界状态的输入信噪比叫做门限值。 在小信噪比输入情况下,包络检波器的性能较相干解调器差,所以在噪声条件恶劣下常采用相干解调。,5.1频分多路复用（FDM） 5.1.1 直接法FDM 当复用的路数不是很大时可用直接法实现FDM。 频分多路复用是指将多路信号按频率的不同进行复接并传输的方法。 在频分多路复用中,信道的带宽被分成若干个相互不重叠的频段,每路信号占用其中一个频段,因而在接收端可采用适当的带通滤波器将多路信号分开,从而恢复出所需要的原始信号,这个过程就是多路信号复接和分接的过程。,在某些信道中,总信号 可以直接在信中传输,这时所需的最小带宽为 5.1.2 复级法FDM 当复用路数很大时,可以采用复级法实现FDM,通常利用多级调制产生合成信号 。 考虑两级调制,若将N个信号分成m个组,每组由n路单边带信号组成,每路调制在一个副载波上,则各组的副载波应当相同。显然,这时选择的 具有相同频谱宽度的m个已调信号再进行第二次单边带调制,所用的m个主载波为 ,这些载波间隔应大于nWm。,最后将m组单边带信号合成为总信号 送入信道传输。,频分多路复用就是利用各路信号在频率域上互不重叠来区分的,