模拟调制系统-线性调制系统的抗噪声性能.ppt

第五章模拟调制系统,回顾,一、调制的概念：,二、调制目的：,将基带信号进行各种变换后再传输的过程,1、将消息变换为便于传输的形式。,2、提高抗干扰性。,3、有效的利用频带。,回顾,（1）波形特点：幅度随基带信号变化呈正比变化,（2）频谱特点：从基带简单的搬移到频带上频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制,三、幅度调制特点,回顾,幅度调制(线性调制),AMDSB-SCSSBVSB,1、优点：结构简单，实现容易，适用于广播通信。2、缺点：（1）功率效率非常低，最大为1/3,（2）频谱效率也不高，为信号最高频率的2倍。,四、调幅方式的分类,回顾,幅度调制(线性调制),AMDSB-SCSSBVSB,（1）调制效率,（2）DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号,（3）SDSB(t)频带宽度和SAM(t)相等，是调制信号带宽的两倍,回顾,幅度调制(线性调制),AMDSB-SCSSBVSB,优点：1、提高频带利用率（与AM相比，频带节省一半）2、节省功率3、减小由选择性衰落引起的信号失真,缺点：1、收发两端的载频要求严格同步2、SSB信号产生较为复杂,克服DSB频带宽、SSB实现困难,回顾,（1）常规双边带调幅解调（AM）-包络检波,（2）抑制载波双边带调幅解调（DSB）同步解调或相干解调,（3）单边带解调（SSB）相干解调,（4）残留边带解调（VSB）相干解调,五、相干解调与包络检波,例题1,某单边带调幅信号的载波幅度Ac=100，载波频率fc=800KHz，调制信号为,（1）写出m(t)的Hillert变换的表达式,（2）写出下边带调制信号的时域表达式,（3）画出下边带调制信号的振幅频谱,解：（1）由Hillert变换的性质，可直接写出m(t)的Hillert变换,例题1,（2）写出下边带调制信号的时域表达式,例题1,（3）画出下边带调制信号的振幅频谱,例题1,几点说明：1、已调信号在传输过程中所受干扰，通常认为是加性干扰。,2、加性干扰可分为脉冲干扰（闪电，工业电火花等）和对信号造成的连续影响的起伏干扰（热噪声，天体转移等）、单频噪声,3、衡量模拟通信系统的质量指标主要用信噪比，因此主要考虑对信号有持续影响的起伏噪声,4、起伏噪声是各态历经的平稳随机过程（高斯白噪声）,5、加性干扰只对已调信号的接收产生影响，所以系统的抗噪声性能可用解调器的抗噪声性能来衡量,5.2线性系统的抗噪声性能,1、分析模型,已调信号,传输过程中叠加的平稳高斯白噪声,带通滤波器,信道,带通噪声,带通滤波器的带宽远小于其中心频率w0时，可视为窄带滤波器，故ni(t)为平稳窄带高斯噪声。,窄带需满足的两个条件？,窄带随机过程：若随机过程(t)的谱密度集中在中心频率fc附近相对窄的频带范围f内，即满足f远小于中心频率fc，且fc远离零频率，则称该(t)为窄带随机过程,同相分量,正交分量,5.2线性系统的抗噪声性能,5.2线性系统的抗噪声性能,回忆窄带随机过程的统计特性：,平均功率相等,5.2线性系统的抗噪声性能,1、分析模型,可得出窄带噪声ni(t)及其同相分量nc(t)和正交分量ns(t)的统计特性：,B解调器输入噪声ni(t)具有的带宽,为解调器输入噪声的平均功率,为白噪声的单边功率谱密度,5.2线性系统的抗噪声性能,（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：,在已调信号平均功率相同，噪声功率谱密度也相同的情况下，不同的调制方式和解调方式对应的输出信噪比不同，即反映了解调器的抗噪声性能,（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：,同样地，信噪比增益,显然，信噪比增益越大则系统抗噪声性能越好,5.2线性系统的抗噪声性能,（3）幅度调制系统的抗噪声能力比较,5.2线性系统的抗噪声性能,1.DSB调制系统性能,解调器,对于DSB解调器为同步解调器，在解调过程中输入信号及噪声可以分别单独解调！,解调模型：,数学分析,解调前,解调后,1.DSB调制系统性能,m0(t),n0(t),数学分析,1.DSB调制系统性能,输出端的有用信号功率,输出端的噪声功率,数学分析,1.DSB调制系统性能,数学分析结论,1.DSB调制系统性能,2.SSB调制系统性能,注意：SSB的带宽只有DSB的一半,噪声：,信号：,以上边带为例,Si(t),2.SSB调制系统性能,已知单边带信号表达式：,注：SSB和DSB的性能对比:、=?,2.SSB调制系统性能,1、两者输入的信号功率不同SSB信号中的,解调器输入端是信号功率的组成部分,2、SSB所需带宽仅为DSB的一半在输入噪声功率谱密度Ni相同，输入信号功率Si也相等时，,DSB、SSB输出信噪比相等,被解调器滤除，而它在,3.普通AM系统性能,AM可用包络检波、同步检波两种方法进行解调。不同的解调方法对应的输出信噪比不同,解调器输入信号,解调器输入信号功率和噪声功率,3.普通AM系统性能,3.普通AM系统性能,当包络检波器的电压传输系数,时，检波器的输出就是E(t)，可见检波输出中的有用信号和噪声是无法完全分开的，所以考虑两种特殊情况：,（1）大信噪比情况,（1）大信噪比情况,(2)小信噪比情况,(2)小信噪比情况,调制信号m(t)无法与噪声分开，而且有用信号“淹没”在噪声之中。,(2)小信噪比情况,这时候输出信噪比不是按比例随输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为调制器的门限效应,开始出现门限效应的输出信噪比称为门限值,这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的，用相干解调的方法解调各种线性调制信号时不存在门限效应,相干解调不存在门限效应原因：信号与噪声可分别进行解调，解调器的输出端总是单独存在有用信号项。,3.普通AM系统性能,结论：1、在大信噪比情况下，AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同2、当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应。这时系统无法正常工作,小结,5.2线性系统的抗噪声性能,1、分析模型,已调信号,传输过程中叠加的白噪声,带通滤波器,信道,带通噪声,（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：,不同的调制方式和解调方式对应的输出信噪比不同,信噪比反映了系统的抗噪声性能,同样地，信噪比增益,也反映不同系统的抗噪声性能,结论：1、在大信噪比情况下，AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同2、当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应。这时系统无法正常工作,例题2,已知语音信号m(t)的频