第三章模拟调制系统-抗噪声性能.ppt

2008年1月 第三章 模拟线性调制 1)滤波法 线性调制滤波法的一般模型如图。根据滤波器H(ω)的特性及f(t)的频谱成分不同，幅度调制可归纳为以下四种： 调幅(AM)——H(ω)为全通网络， f(t)中含直流分量； 双边带(DSB)——H(ω)为全通网络， f(t)中无直流分量； 单边带(SSB)——H(ω)是截止频率为fc的高通或低通滤波器； 残留边带(’VSB)——H(ω)为互补对称的残留边带滤波器。 3.5 线性调制系统的抗噪声性能 3.5.1 通信系统抗噪声性能的分析模型 3.5.2 线性调制相干解调的抗噪声性能 3.5.3 常规调幅包络检波的抗噪声性能 3.5.1 通信系统抗噪声性能的分析模型 通信系统的噪声 加性噪声 高斯白噪声 (AWGN：additive white gaussian noise） “高斯”：幅度概率密度函数为高斯分布 “白”：功率谱密度函数服从均匀分布 乘性噪声 码间串扰（第6章） 噪声影响已调信号的接收 解调器的抗噪声性能作为系统的抗噪声性能指标 解调输出信噪比 由随机过程理论可知： 设高斯白噪声双边功率谱密度为 ，BPF特性理想，单边带宽为B，则有： 定义解调器输出信噪比（SNR）为： 用dB值表示信噪比:10lg(S/N) 为什么用dB值表示信噪比 ？ dB：单位，无量纲 声音功率倍数： 增强10倍；增强100倍；增强1000倍 人耳的感觉： 增加1倍；增加2倍；增加3倍 人耳的感觉与声音功率倍数的对数成正比，使用dB值符合人体感官规律。 通信系统质量的最终衡量 质量标准是根据人的感官生理特点而确定的 听觉对声音信号的要求在20dB～40dB （25dB） 视觉对图象信号的要求在40dB～60dB （45dB） So/No确定的条件是有用信号与噪声能分开 混合波形？有无独立表达式？ 影响的因素是调制方式和解调方式 如何比较通信系统的抗噪声性能 ? 相同的条件下比较 调制信号带宽、已调信号功率、信道条件 W Si n0 对于不同调制方式，定义信噪比增益如下： 上式中，分母为输入信噪比，其定义为： 3.5.2 线性调制相干解调的抗噪声性能 模型见下图。 此时，有： DSB调制相干解调 由于 所以有： 经低通后输出 输出信号功率为： 输出噪声功率为： 输出信噪比为： 输入已调信号功率为： 输入噪声功率为： 输入信噪比为： 所以，信噪比增益为： 物理意义分析 DSB调制系统的信噪比增益为2。 DSB信号的解调器使信噪比改善一倍。 原因： 采用相干解调，使输入噪声中的正交分量被消除的缘故。 SSB调制相干解调 由于 所以有 经低通后输出为： 输出信号功率为： 输出噪声功率为： 输出信噪比为： 输入信号功率为： 输入噪声功率为： 信噪比增益为： 物理意义分析 GSSB=1，解调对信噪比没有改善。 因为在SSB系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中，信号和噪声中的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善。 讨 论 如果进行横向比较：GDSB = 2，GSSB=1，这能否说明DSB系统的抗噪声性能比SSB系统好呢？ 回答是否定的。 因为，两者的输入信号功率不同、带宽不同，在相同的噪声功率谱密度条件下，输入噪声功率也不同，所以两者的输出信噪比是在不同条件下得到的。 如果我们在相同的输入信号功率，相同的输入噪声功率谱密度，相同的基带信号带宽条件下，对这两种调制方式进行比较，可以发现它们的输出信噪比是相等的。 两者的抗噪声性能是相同的。但SSB所需的传输带宽仅是DSB的一半。 因此SSB得到普遍应用，在短波通信中单边带调制是一种重要的调制方式。 残留边带调制相干解调的抗噪声性能 分析方法与单边带调制大体上是相似的。 由于残留边带信号的带宽在取值范围内有不同的情况，所以抗噪声性能的计算比较复杂。 如果残留的边带不是太宽，可以近似认为其抗噪声性能与单边带调制相同。 3.5.3 常规调幅包络检波的抗噪声性能 下图为常规调幅包络检波一般模型。 输入信号为： 输入信号功率为： 由于输入噪声信号