通信系统 现代通信系统20131008

1、现代通信系统福州大学物理与信息工程学院郭里婷教材和参考文献Simon Haykin，通信系统（第四版），樊昌信等，通信原理，第6版，国防工业曹志刚、钱亚生，现代通信原理， 王文博,郑侃, 宽带无线通信OFDM技术. 北京: 人民邮电，2003，北京，2006，北京，1992年, 2003 P.W. Wolniansky, G.J. Foschini,ect. V-BLAST: An Architecture forRealizing Very High Data Rates Over the Rich-Scattering Wireless Channel, Bell Laboratories

2、, Lucent Technologies. S.M.Alamouti,SimpleTransmitDiversityTechniqueforWirelessCommunications,IEEEJournalOnSelectAreasinCommunications, Vol.16, No.8, Oct.1998 与之有关的paper、书籍和网页 22013-10-10第四章模拟通信系统 *几个物理量和表达式、参数： 调制信号（基带信号）：m(t) M ( f )，f -W ,W , Bm= Wc(t) = Ac cos 2p fctsm (t) Sm ( f ), Bs载波: 已调信号:3

3、2013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的原理和带宽第1节一、调幅系统载波幅度随着调制信号线性变化（一）、AM系统 (t) = Ac1+ kam(t)cos 2p fct，ka为调制灵敏度sAM(1)(2) 1m(t)kafcmaxW42013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽一、调幅系统 （一）、AM系统S( f ) = Ac d ( fk A- f ) + d ( f+f ) +-f ) + M ( f+acM ( ff )AMcccc22BAM=2Bm52013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽一、调幅系统 （一）、AM系

4、统特点： 1、优点：调制、解调简单2、缺点：浪费功率、浪费带宽62013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽一、调幅系统 （二）、 DSBSC系统sDSB (t) = Acm(t) cos2p fct72013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽一、调幅系统 （二）、DSBSC系统S( f ) = Ac M ( f - f ) + M ( f+f )DSBcc2BDSB=2Bm82013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽一、调幅系统 （二）、 DSBSC系统特点： 1、相对与AM，调制解调比较复杂2、抑制了载波，提

5、高了功率效率92013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽一、调幅系统 （三）、SSB系统m(t )dt , m(t)的希尔伯特变换1p+m(t) =t -t-H ( f )的使用： 1、截止频率为fc的LPF 下边带SSB：AcAcm(t) cos 2p f t +m(t) sin 2p f t s(t) =SSB-downcc222、起始频率为fc的HPF 上边带SSB：BSSB=Bm A A(t) =m(t) cos 2p f t -(t) sin 2p f t scmcSSB-upcc21022013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带

6、宽一、调幅系统 （三）、 SSB系统特点： 1、提高了功率效率，节省了带宽2、实现更复杂，对滤波器陡峭程度的要求严格112013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽一、调幅系统 （四）、VSB系统AcS( f ) = S( f )H( f ) =M ( f - f ) + M (f+ f )H ( f )VSBDSBcc2H ( f )的使用:H ( f + fc ) + H ( f - fc ) = C, WfBmBVSB 1 通过分析,SJ (b )d ( f + f+ nf) + d ( f( f ) =- f - nf)FMncmcmn=-实际上，窄带FM 是

7、宽带FM的特例，此时只有n = -1, 0,1的分量162013-10-10第四章模拟通信系统第1节 各种调制系统的原理和带宽二、角度调制 （二）、FM信号的频谱和带宽 fm ) = 2(b fm + fm ) = 2(b + 1) fm = 2(b + 1)W= 2(f + fm ) = 2(k f Am+BFM= k f Amb较大时，B= 2kA= 2fFMfmfm172013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节一、模型和假设1、加性高斯白噪声，N0/2；2、信道无失真182013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节一、模型和假设调制信号（

8、基带信号）：m(t) M ( f )，f -W ,W , Bm= Wc(t) = Ac cos 2p fctsm (t) Sm ( f ),Bs载波: 已调信号:BPF滤波器带宽与已调信号带宽Bs相同 解调器输入信号： x(t) = sm (t) + n(t)，其中n(t) = nI (t) cos 2p fct - nQ (t) sin 2p fct,解调器输出信号：y(t) = so (t) + no (t),调制制度增益：G = SNRo= (Ps )out= (Ps )in, SNR定义：SNRio(P )(P )SNRn inN0n outi= N B显然，(Pn0s192013-1

9、0-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节二、AM系统的抗噪声性能(t) = Ac 1+ kam(t)cos 2p fctsAMA21+ 2k m(t) + k 2m2 (t)1+ cos 4p fct dt= s2(t) = lim 1T /2 (P )s inAMcaT2T -T /2a(1+ cos 4p fct) dt + lim 1lim 1k m(t)(1+ cos 4p f t)dt T /2T /2acT2T-T T T /2T /2=2Ak 2m2 (t) 1+ cos 4p fct dtc1T /2+ limT T2-T / 2a1k 2=+0 +2cAa m

10、22(t)2A2k 2 A2= c + ac m2(t)22202013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节二、AM系统的抗噪声性能 （一）、同步解调 y(t) = x(t) cos 2p fct = sAM (t) + n(t)cos 2p fct= Ac1+ kam(t)cos 2p fct cos 2p fct +nI (t) cos 2p fct - nQ (t) sin 2p fctcos 2p fctAc(1+ cos 4p fct) + Ackam(t)(1+ cos 4p fct) + nI (t)(1+ cos 4p fct) - nQ (t) sin

11、 4p fct=2Ac kam(t)2(即no (t)22nI (t)去直流LPF(即so (t) +22k 2 A2 n2 (t)n2 (t)1 (P )= ac m 2 (t),=(P )(P )= Is outn outn in4444k 2 A22 ac m(t)2k 2 m2 (t)SNR(P )2223 41因此，G = o = n ina = G = 1 22A2k 2 A2SNR1+ k 2 m2 (t)1+1+(Pn )in4 c + ac m2(t)ia22k222k m (t)m(t)aamax212013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节二、A

12、M系统的抗噪声性能（二）、包络检波x(t) = sAM (t) + n(t)= Ac1+ kam(t)cos 2p fct + nI (t) cos 2p fct - nQ (t) sin 2p fct= r(t) cos2p fct +y (t) Ac 1+ ka m(t) + nI (t)2 + n2 (t)其中，r(t) =Q(1)大信噪比情形，s2(t)n2 (t)AMr(t) Ac 1+ ka m(t) + nI (t)2 = A c1+ k am(t) + n I(t)去直流Ackam(t)(即so (t) + nI (t)(即no (t) (Ps )out= k 2 A2 m2

13、(t),(P )= n2 (t) = n2 (t) = (P )acn outIn ink 2 A2 m2 (t)SNR(P )23 o = acn in因此，G = A222 G k ASNR(P )+m 2 (t)in in c ac22222013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节二、AM系统的抗噪声性能（二）、包络检波 (2)小信噪比情形，r(t) = Ac 1+ kam(t) + nI (t)2 + n2 (t)Q=+ A2k 2m2 (t) + n2 (t) + 2 Ak m(t) + 2 An (t) + 2km(t)n (t) + n2 (t)A2cc

14、aIc acIaIQ 没有独立信号项232013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节二、AM系统的抗噪声性能 （二）、包络检波门限效应(2)小信噪比情形，r(t) = Ac 1+ kam(t) + nI (t)2 + n2 (t)Q=+ A2k 2m2 (t) + n2 (t) + 2 Ak m(t) + 2 An (t) + 2km(t)n (t) + n2 (t)A2ccaIc acIaIQ 没有独立信号项242013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节三、DSB-SC系统的抗噪声性能A22 c m(t)SNR(P ) o 4 n inG =

15、 21 (P )A2SNR2i c m(t)n in42四、SSB系统的抗噪声性能A2 2 (t) c mSNR (P )o 16G = 1 n in1 (P )A2SNR2 c m4(t)in in4252013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节五、FM系统的抗噪声性能A2s(t) = A cos 2p f t + 2pkm(t)dt (P )=t c2FMccfs in0x(t) = sFM (t) + n(t)= A cos 2p f t + 2pkm(tt )dt+ n (t) cos 2p f t - n(t) sin 2p f tccfIcQc0= Ac

16、cos2p fct + f(t)+ v(t) cos2p fct +y (t) v(t) cos2p fct +q (t) (1)当Acv(t)时 q (t) f (t) + v(t) siny (t) y(t) = 1 dq (t) = 1 df(t) +dnQ (t) s1(t) + n (t)2pdt2pdt2p AooAdt鉴频cc(t) = 1 df (t) = km(t) (P )= k 2 m2 (t)s2pdtofs outf BFM / 2),H ( f ) = j2p f , (nQ (t)的功率谱SnQ ( f ) = N0 , ( f W)f dnQ (t) 的功率谱S

17、H ( f ) 2 S( f ) = (2p f )2 N , ( f ) = W)fnQonQ0dt262013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节五、FM系统的抗噪声性能三角噪声特性 14p 2A= 2N0 W 3W2 (2p f )2 N df(P )=n out03A2-WccA2k 2 m2 (t)3A2k 2 m2 (t)3k 2 BSNRN B2N BG =f=cf=fFMm o 0FM0FM2N0A2A22N W 32W 3SNR3Wi c 20c3A2c3bfb +Q b = kf Am222(1) fb +1) fb += 3b (b +1)= 2(

18、1)W G =2, 2( mm2W 327mfm2013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统的抗噪声特性第2节五、FM系统的抗噪声性能A2s(t) = A cos 2p f t + 2pkm(t)dt (P )=t c2FMccfs in0x(t) = sFM (t) + n(t)= A cos2p f t + 2pktt )dt+ n (t) cos 2p f t - n (t) sin 2p f tm(ccfIcQc0= Ac cos2p fct +f(t)+ v(t) cos2p fct +y (t) v(t) cos2p fct +q(t) (2)当Ac v(t)时 Acsinf(t) -y(t)q (t) =y (t) +v(t)没有独立的信号项 结论： 1、k f , b , BFM , G 2、三角噪声特性 预加重和去加重3、门限效应 282013-10-10第四章模拟通信系统各种调制系统