国防科大通信原理

1、2.4 信道特性对信号传输的影响 2.4.2 信道引起的失真 信号衰落多径传播会引起信号衰落（快衰落），主要由于信号叠加。信道自身特性的变化也会引起传输信号的衰落，慢衰落。如短波天波信道。1第一页，共六十页。2.4 信道特性对信号传输的影响 2.4.2 信道引起的失真 衰落分为时间选择性衰落、频率选择性衰落和平衰落三种。 多径引起的衰落以频率选择性衰落为主。 传输频偏可引起时间选择性衰落。 平衰落出现在低速数据传输时。信号衰落2第二页，共六十页。A: free spaceB: reflectionC: diffractionD: scatteringreflection: object is

2、large compared to wavelengthscattering: object is small or its surface irregular2.4 信道特性对信号传输的影响 3第三页，共六十页。2.4 信道特性对信号传输的影响 对于这样的信道特性，能通过傅立叶变换得到它们的信道响应吗？为什么？测量、建模 无线通信的发展也是随着对无线信道不断认识、不断提出新的更能准确描述信道自然特性的模型而迅速发展的4第四页，共六十页。常用的信道模型瑞利(Rayleigh)分布衰落 当电磁波经过反射、折射、散射等丰富路径传播至接收端时，接收信号包络服从Rayleigh分布。假设r为接收信号包

3、络，其概率密度函数为：5第五页，共六十页。常用的信道模型 莱斯(Rician)分布衰落 如果电磁波除经反射、散射等路径传播以外还存在直射路径，则接收信号包络服从Rician分布。假设r为接收信号包络，则概率密度函数：6第六页，共六十页。常用的信道模型SUI信道模型SUI-1信道模型参数TapDelay（ ）Average power（dB）K-fact（dB）Doppler（Hz）10040.420.4-1500.330.9-2000.5 美国斯坦福大学提出的信道统计模型，共有SUI1-SUI6六套典型参数。其中SUI-1和SUI-2描述较为平坦和轻微树木遮挡信道，SUI-3和SUI-4描述中

4、等路损地区，SUI-5和SUI-6描述山区和树木遮挡严重区域。7第七页，共六十页。2.1 无线信道2.2 有线信道2.3 信道的数学模型2.4 信道特性对信号传输的影响2.5 信道中的噪声和干扰第二章信道8第八页，共六十页。2.5 信道中的噪声和干扰 前一节讨论了我们讨论了信道本身的特性，本节讨论N ()。通常将加性噪声N ()分为自然噪声和人为干扰两类。 信道噪声和干扰降低了接收信号的信干比，从而影响了接收机的正常工作，导致模拟通信产生失真、数字通信产生误码。9第九页，共六十页。2.5 信道中的噪声和干扰 2.5.1 信道中的噪声自然噪声包括自然界辐射的噪声和接收机内部的热噪声。热噪声是任何

5、温度高于绝对零度的电子设备所固有的。热噪声来自电阻性元器件中电子的热运动。10第十页，共六十页。银河噪声大气噪声太阳噪声输入信号降雨噪声天线噪声地面噪声天线馈线接收机 热噪声2.5 信道中的噪声和干扰 2.5.1 信道中的噪声自然噪声的影响11第十一页，共六十页。（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题大气噪声太阳噪声银河噪声影响频段主要对超短波低端的无线电通信系统产生干扰，30100MHz频段，干扰强度有限是一个宽带噪声，辐射强度随频率升高而增大，宽带通信系统比窄带通信系统受太阳噪声影响严重 频率较高，是超短波波段干扰的重要来源，据测量，在18160 MHz波段内的干扰电平和频率的立方成正

6、比2.5 信道中的噪声和干扰 2.5.1 信道中的噪声自然噪声的影响12第十二页，共六十页。己方和民用设备造成的干扰包括： 同频干扰 邻频干扰 互调干扰 杂散辐射干扰 谐波辐射干扰（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题2.5.2 信道中的干扰2.5 信道中的噪声和干扰 13第十三页，共六十页。敌方施放的恶意干扰包括： 定频式干扰 瞄准式干扰 阻塞式干扰 扫频式干扰（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题2.5.2 信道中的干扰2.5 信道中的噪声和干扰 14第十四页，共六十页。2.6 信道容量信道容量：是指信道中信息能够无差错传输的最大平均信息速率。说明：本节重点讨论高斯白噪声连续信道理

7、论上的极限传输速率。15第十五页，共六十页。2.6 信道容量香农公式 对于带宽有限，平均功率有限的高斯白噪声连续信道，设信道带宽为B (Hz)，信道输出信号功率为S (W)，输出加性高斯噪声功率为N (W)，则可以证明该信道的信道容量为令加性高斯噪声的单边功率谱密度为 ，则16第十六页，共六十页。2.6 信道容量保持S/n0一定，信道带宽B，C如何变化？对于一定的信道容量C来说，信道带宽B和信噪比SN 可以互相转换。若增加信道带宽，可以换来信噪比的降低。17第十七页，共六十页。拓展阅读和学习理解SUI信道模型的几个参数理解瑞利衰落信道、莱斯信道模型18第十八页，共六十页。第三章 模拟调制系统什

8、么是调制？为什么要调制？调制/解调的基本原理和性能分析实现调制解调的思想和数学模型评价指标及性能分析的思想和方法重点：19第十九页，共六十页。引言调制的目的：将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号（频带信号）；实现信道的多路复用，提高信道利用率；扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力；实现传输带宽与信噪比之间的互换。为什么要对信号进行调制处理？ 什么是调制？20第二十页，共六十页。引言调制的定义：调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的过程。广义调制分为基带调制和载波调制。载波调制是用调制信号（原始信号）控制载波的某个（或几个）参数的过程。狭义的调制就是指载波调制。21第二

9、十一页，共六十页。引言调制的分类 根据调制信号、载波类型、载波参数变化的不同进行分类。连续波调制脉冲调制模拟连续波调制（模拟调制）数字连续波调制（数字调制）数字脉冲调制模拟脉冲调制角度调制幅度调制AMDSB-SCSSBVSBFMPM22第二十二页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理3.2 线性调制系统的抗噪声性能3.3 非线性调制（角度调制）原理3.4 各种模拟调制系统比较3.5 频分复用和模拟调制系统的应用第三章模拟调制系统23第二十三页，共六十页。 目的： 使已调信号之包络与调制信号一致。3.1.1 标准调幅AM3.1 线性调制（幅度调制）原理 设载波： 调制信号：m(t)调制信号

10、载波信号已调信号24第二十四页，共六十页。3.1.1 标准调幅AM(1) AM调制原理(Amplitude Modulation) 3.1 线性调制（幅度调制）原理 且当 时， 包络与m(t)完全相同。25第二十五页，共六十页。 AM调制模型(1) AM调制原理 (Amplitude Modulation) 3.1.1 标准调幅AM3.1 线性调制（幅度调制）原理 26第二十六页，共六十页。(2) AM已调信号频谱3.1 线性调制（幅度调制）原理 27第二十七页，共六十页。 AM已调信号频谱分析3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.1 标准调幅AM载频分量载频分量上边带上边带下边带下边带(

11、1) AM调制原理 特点：有载波，双边带，线性调制（相应的频率分量成比例）28第二十八页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 已调信号功率：3.1.1 标准调幅AM(1) AM调制原理29第二十九页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.1 标准调幅AM(1) AM调制原理30第三十页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.1 标准调幅AM(2) AM解调原理31第三十一页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.1 标准调幅AM(2) AM解调原理包络检波之后还需低通滤波和隔直流。32第三十二页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.

12、1.1 标准调幅AM(2) AM解调原理包络检波参数(a) RC值过大(b) RC值过小33第三十三页，共六十页。 不足3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.1 标准调幅AM(3) AM调制的优点与不足 优点 简单易行，成本低廉 应用示例：中波无线电广播。功率利用率低频率利用率低抗噪声性能不佳34第三十四页，共六十页。又称抑制载波双边带调幅（DSB-SC：Suppressed Carrier）3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.2 双边带调幅DSB AM功率利用率很低。为提高功率利用率，必须去除AM的载波，即得DSB。35第三十五页，共六十页。调制模型3.1 线性调制（幅度调制）原理

13、 3.1.2 双边带调幅DSB(1) DSB的调制36第三十六页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 调制波形3.1.2 双边带调幅DSB(1) DSB的调制载波反相点37第三十七页，共六十页。DSB调制效率3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.2 双边带调幅DSB(1) DSB的调制38第三十八页，共六十页。(2) DSB的解调 DSB包络已不能直接反映原调制信号的波形，因此DSB的解调过程必须利用载波的相位信息相干解调。相干解调是采用锁相环等技术，在接收端恢复与发送载波同频同相的本地载波用于解调。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.2 双边带调幅DSB39第三十九页，共六

14、十页。(2) DSB的解调3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.2 双边带调幅DSB40第四十页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 调制模型3.1.3 单边带调幅SSB（Single Side-Band） (1) 滤波法SSB在DSB的基础上加个边带滤波器即可得到SSB。若保留下边带，结果类似。41第四十一页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB（Single Side-Band） (1) 滤波法SSB42第四十二页，共六十页。 滤波法难点：滤波器陡峭截止难3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB（Single Side-

15、Band） (1) 滤波法SSB 滤波器过渡带经验数据： RC滤波器： 10% SAW滤波器： 0.1% 数字滤波器：精度更高，复杂43第四十三页，共六十页。多级调制实现SSB 当载波相对于信号频率很高时，可采用多次DSB调制加边带滤波。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB（Single Side-Band） (1) 滤波法SSB例：试对话音信号作SSB调制，载频10MHz，调制信号频带300-3400Hz。若采用一级调制，滤波器斜率为 ，难！两级调制：第一次载频取100KHz，第二次10MHz。44第四十四页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 :过渡带20

16、0KHz+600Hz=200.6KHz，相对带宽两级滤波器技术上均可行。 :过渡带600Hz，相对带宽45第四十五页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB 当调制信号中含直流或较丰富低频信号时，滤波法SSB不再适用。可用相移法。(2) 相移法SSB46第四十六页，共六十页。 SSB时域表达式3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB(2) 相移法SSB47第四十七页，共六十页。-单频信号SSB的时域表示3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB (2) 相移法SSB48第四十八页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）

17、原理 3.1.3 单边带调幅SSB (2) 相移法SSB49第四十九页，共六十页。相移法SSB调制器模型3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB50第五十页，共六十页。 相移法SSB优点： 不需要陡峭截止， 一次调制即可3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.3 单边带调幅SSB 不足： 实现复杂，宽带 移相网络难相移法SSB调制器相移法sin 应用 短波通信，频分 复用SSB解调需采用相干解调。51第五十一页，共六十页。 在DSB与SSB之间取折中，回避了滤波器陡峭截止的要求，代价是多占用部分带宽。 3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.4 残留边带调幅VSB简介

18、VSB : Vestigial Side-Band VSB的滤波特性以fc为轴呈互补对称。52第五十二页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 滤波法线性调制一般模型 (1) 线性调制信号产生的一般模型3.1.5 线性调制的一般模型53第五十三页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.5 线性调制的一般模型 (1) 线性调制信号产生的一般模型54第五十四页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 相移法线性调制一般模型3.1.5 线性调制的一般模型 (1) 线性调制信号产生的一般模型55第五十五页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.5 线性调制的一般模型 (1) 线性调制信号产生的一般模型对DSB调制：56第五十六页，共六十页。3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.1.5 线性调制的一般模型 (1) 线性调制信号产生的一般模型对S