cp5_3模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能

1、 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-1第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1 5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制5.2 5.2 角度調(diào)制角度調(diào)制5.3 5.3 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-2第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能p 分析模型分析模型p DSBDSB系統(tǒng)抗噪聲性能系統(tǒng)抗噪聲性能p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 5.3 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-3第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 圖中圖中 ：sm

2、 (t) 已調(diào)信號已調(diào)信號 n(t) 加性平穩(wěn)高斯白噪聲加性平穩(wěn)高斯白噪聲 ni (t) 帶通濾波后的噪聲帶通濾波后的噪聲 m(t) 輸出有用信號輸出有用信號 no(t) 輸出噪聲輸出噪聲分析模型分析模型目標目標 ：分析模擬系統(tǒng)可靠性指標：分析模擬系統(tǒng)可靠性指標u解調(diào)器的輸入信噪比解調(diào)器的輸入信噪比u解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比u解調(diào)器調(diào)制制度增益解調(diào)器調(diào)制制度增益2oo2oo( )( )Sm tNn t解調(diào)器輸出有用信號的平均功率解調(diào)器輸出噪聲的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解調(diào)器輸入噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸入已調(diào)信號的 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5

3、-3-4第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能帶通濾波器的作用帶通濾波器的作用-讓有用信號通過，濾除帶外噪聲。讓有用信號通過，濾除帶外噪聲。u帶寬帶寬B B ：等于已調(diào)信號的頻帶寬度等于已調(diào)信號的頻帶寬度對于對于AMAM，DSBDSB系統(tǒng)：系統(tǒng)：B=2WB=2WH H 對于對于SSBSSB： B=WB=WH H對于對于VSBVSB： BWBWH HuB B當然也是窄帶噪聲當然也是窄帶噪聲n ni i(t)(t)的帶寬的帶寬u帶通濾波器輸出噪聲功率帶通濾波器輸出噪聲功率N Ni i( (即即解調(diào)器輸入噪聲解調(diào)器輸入噪聲n ni i(t)(t)的功率的功率) )為：為：若白噪聲的若白噪聲的雙邊功率譜密度為

4、雙邊功率譜密度為n n0 0/2/2，帶通濾波器傳輸特性是幅值為，帶通濾波器傳輸特性是幅值為1 1，帶寬為帶寬為B B的理想矩形函數(shù)，的理想矩形函數(shù)，則：則：B B為帶通濾波器的帶寬為帶通濾波器的帶寬解調(diào)器輸入噪聲功率解調(diào)器輸入噪聲功率NiNittnttntnsci00sin)(cos)()(Bn)()()(0222tntntnNscii 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-5第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能p 分析模型分析模型p DSBDSB系統(tǒng)抗噪聲性能系統(tǒng)抗噪聲性能p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 5.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能

5、幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-6第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 ( )mst LPF BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct DSBDSB系統(tǒng)抗噪聲性能系統(tǒng)抗噪聲性能DSBDSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型解調(diào)器解調(diào)器 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-7第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能u解調(diào)器輸入信號功率為解調(diào)器輸入信號功率為u輸入噪聲功率輸入噪聲功率u輸入信噪比輸入信噪比)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(21解調(diào)器輸入信噪比解調(diào)器輸入信噪比Bn)()()(

6、0222tntntnNscii 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-8第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能解調(diào)器輸入信號為解調(diào)器輸入信號為DSB信號：信號：與相干載波與相干載波cos ct相乘后相乘后，得，得經(jīng)經(jīng)低通濾波器后低通濾波器后，輸出信號為，輸出信號為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2o1( )( )2mtm t22oo1( )( )4Smtmt解調(diào)器輸出信號功率解調(diào)器輸出信號功率S0 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-9第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲

7、可表示為解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲可表示為它與相干載波它與相干載波相乘后相乘后，得，得經(jīng)經(jīng)低通濾波器后低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為，解調(diào)器最終的輸出噪聲為故輸出噪聲功率為故輸出噪聲功率為ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1( )( )2cn tn t解調(diào)器輸出噪聲功率解調(diào)器輸出噪聲功率N0 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-10第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能p由此可見，由此可見，DSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為2。也就是說，

8、。也就是說，DSB信號的信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍。解調(diào)器使信噪比改善一倍。p這是因為采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。這是因為采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。oo/2/DSBiiSNGSN調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益解調(diào)器輸出信噪比和調(diào)制制度增益解調(diào)器輸出信噪比和調(diào)制制度增益22oo01( )( )414im tSm tNn BN解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比BntmNSii02)(21 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-11第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能p 分析模型分析模型p DSBDSB系統(tǒng)抗噪聲性能系統(tǒng)抗噪聲性能p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析模擬調(diào)制系統(tǒng)性

9、能分析p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 5.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-12第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能列表模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能列表SiNiSi/NiS0N0S0/N0GDSB2SSB1AMFM)(412tmBn0Bn0Bn0)(212tmBntm022)()(412tmBn041Bntm02)(Bn041)(1612tmBntm024)(Bntm024)(Bntm02)()2(2)()(220tmtmABntmA02202)(2)(220tmA )(2tmBn0注：注：DSB和和SSB采用相

10、干解調(diào)，采用相干解調(diào)，AM采用包絡(luò)檢波且在大信噪比下；采用包絡(luò)檢波且在大信噪比下；FM在單音調(diào)頻大信噪比下；在單音調(diào)頻大信噪比下；VSB系統(tǒng)的抗噪聲性能與系統(tǒng)的抗噪聲性能與SSB類似類似2/2AFMBn0FMBnA022 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-13第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能1. AM信號的調(diào)制制度增益信號的調(diào)制制度增益GAM隨隨A0的減小而增加，的減小而增加， GAM總是小于總是小于1，這，這說明包絡(luò)檢波器對輸入信噪比沒有改善，而是惡化了。說明包絡(luò)檢波器對輸入信噪比沒有改善，而是惡化了。例如：對于例如：對于100%的調(diào)制，且的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號，這時是單頻正弦信號

11、，這時AM 的調(diào)制制的調(diào)制制度增益為度增益為2. 對于對于AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能與調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測器時的性能幾乎一樣。同步檢測器時的性能幾乎一樣。2oo220/2( )/( )AMiiSNmtGSNAmt32)(maxAMG討論討論1 1：針對：針對AMAM系統(tǒng)系統(tǒng) 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-14第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能討論討論2 ：AM系統(tǒng)和系統(tǒng)和FM系統(tǒng)存在門限效應(yīng)系統(tǒng)存在門限效應(yīng)u門限效應(yīng)：在小信噪比時，解調(diào)器輸出中沒有門限效應(yīng)：在小信噪比時，解調(diào)器輸出中沒有單獨的信號項，有用信號單獨的信號項，有

12、用信號m(t)淹沒在噪聲中，淹沒在噪聲中，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為通常把這種現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)門限效應(yīng)。u開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值門限值。 u產(chǎn)生原因：解調(diào)器的非線性引起。非相干解調(diào)產(chǎn)生原因：解調(diào)器的非線性引起。非相干解調(diào)存在門限效應(yīng)，而存在門限效應(yīng)，而相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)。相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)。 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-15第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能u討論討論3 ：表中，：表中，GDSB = 2，GSSB=1，這能否說明，這

13、能否說明DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能比系統(tǒng)的抗噪聲性能比SSB系統(tǒng)系統(tǒng)好呢？回答是否定的。好呢？回答是否定的。p因為，兩者的輸入信號功率不同、帶寬不同，在相同的噪聲功率譜密度條件下，因為，兩者的輸入信號功率不同、帶寬不同，在相同的噪聲功率譜密度條件下，輸入噪聲功率也不同，所以兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。輸入噪聲功率也不同，所以兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。p如果我們在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號如果我們在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進行比較：帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進行比較：p比較結(jié)果：

14、輸出信噪比相等。這就是說，比較結(jié)果：輸出信噪比相等。這就是說，兩者的抗噪聲性能相同兩者的抗噪聲性能相同。但。但SSB所需的所需的傳輸帶寬僅是傳輸帶寬僅是DSB的一半，因此的一半，因此SSB得到普遍應(yīng)用。得到普遍應(yīng)用。HiHiiiiOfnSfnSDSBBnSDSBNSDSBNSG000022|2|HiiiiiiOfnSSSBBnSSSBNSSSBNSSSBNSG000|SSBNSDSBNSOO|00 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-16第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能pFM的調(diào)頻指數(shù)的調(diào)頻指數(shù)mf越大，抗噪聲性能越好。越大，抗噪聲性能越好。pFM系統(tǒng)的帶寬和信噪比可以互換系統(tǒng)的帶寬和信噪比可以

15、互換，可以犧牲帶寬，可以犧牲帶寬-有效性來換取可有效性來換取可靠性的提高。其它模擬調(diào)制系統(tǒng)無此特性?？啃缘奶岣?。其它模擬調(diào)制系統(tǒng)無此特性。pmf值的選擇要從通信質(zhì)量和帶寬限制兩方面考慮。對于高質(zhì)量通信值的選擇要從通信質(zhì)量和帶寬限制兩方面考慮。對于高質(zhì)量通信（高保真音樂廣播，電視伴音、雙向式固定或移動通信、衛(wèi)星通信和（高保真音樂廣播，電視伴音、雙向式固定或移動通信、衛(wèi)星通信和蜂窩電話系統(tǒng)）采用蜂窩電話系統(tǒng)）采用WBFM， mf值選大些。值選大些。討論討論4 4：FMFM系統(tǒng)的帶寬和信噪比可以互換系統(tǒng)的帶寬和信噪比可以互換)( 2) 1( 2mmfFMfffmB 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3

16、-17第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能p 分析模型分析模型p DSBDSB系統(tǒng)抗噪聲性能系統(tǒng)抗噪聲性能p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析p 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 5.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-18第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能調(diào)制調(diào)制方式方式傳輸帶寬傳輸帶寬設(shè)備復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜程度程度主要應(yīng)用主要應(yīng)用AMAM2f2fm m簡單簡單中短波無線電廣播中短波無線電廣播DSBDSB2f2fm m中等中等應(yīng)用較少應(yīng)用較少SSBSSBf fm m復(fù)雜復(fù)雜短波無線電廣播、話音頻分短波無線電廣播、話音頻分復(fù)用、載波通信、

17、數(shù)據(jù)傳輸復(fù)用、載波通信、數(shù)據(jù)傳輸VSBVSB略大于略大于f fm m 近似近似SSBSSB復(fù)雜復(fù)雜電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸FMFM中等中等超短波小功率電臺（窄帶超短波小功率電臺（窄帶FMFM）；調(diào)頻立體聲廣播等高）；調(diào)頻立體聲廣播等高質(zhì)量通信（寬帶質(zhì)量通信（寬帶FMFM）模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較oo/SNoo0A M13imSSNnfoo0D S BimSSNnfoo0S S BimSSNnfmffm)1(22oo0FM32ifmSSmNn f在相同的輸入信號功率、輸入噪聲功率譜密度、基帶信號帶寬條件下的比較：在相同的輸入信號功率、輸入噪聲功率譜密度、基帶信號帶寬條

18、件下的比較： 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-19第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能u抗噪聲性能抗噪聲性能 FM最好，最好， DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB次之，次之， AMAM能最差能最差；DSBDSB、SSBSSB性能相同；性能相同；VSBVSB與與SSBSSB性能相近；性能相近；圓點表示門限點圓點表示門限點 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-20第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能u頻帶利用率頻帶利用率SSB的帶寬最窄，其頻帶利用率最高；的帶寬最窄，其頻帶利用率最高；DSB其次；其次；FM占用的帶寬隨調(diào)頻指數(shù)占用的帶寬隨調(diào)頻指數(shù)mf的增大而增大，頻帶利用率最低。的增大而增大，頻帶利

19、用率最低。 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-21第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能u特點與應(yīng)用特點與應(yīng)用AMAM：優(yōu)點是接收設(shè)備簡單；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差。：優(yōu)點是接收設(shè)備簡單；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差。主要用在中波和短波調(diào)幅廣播。主要用在中波和短波調(diào)幅廣播。DSBDSB調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率高，且?guī)捙c調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率高，且?guī)捙cAMAM相同，但設(shè)備較復(fù)雜。相同，但設(shè)備較復(fù)雜。應(yīng)用較少，一般用于點對點專用通信。應(yīng)用較少，一般用于點對點專用通信。SSBSSB調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選

20、擇性衰落能力均優(yōu)于抗選擇性衰落能力均優(yōu)于AMAM，而帶寬只有，而帶寬只有AMAM的一半；缺點是發(fā)送和的一半；缺點是發(fā)送和接收設(shè)備都復(fù)雜。接收設(shè)備都復(fù)雜。SSBSSB常用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。常用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。VSBVSB調(diào)制：抗噪聲性能和頻帶利用率與調(diào)制：抗噪聲性能和頻帶利用率與SSBSSB相當。在電視廣播、數(shù)傳相當。在電視廣播、數(shù)傳等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。FMFM： FMFM的抗干擾能力強，廣泛應(yīng)用于長距離高質(zhì)量的通信系統(tǒng)中。的抗干擾能力強，廣泛應(yīng)用于長距離高質(zhì)量的通信系統(tǒng)中。缺點是頻帶利用率低，存在門限效應(yīng)。缺點是頻帶利用率低，存在門限效應(yīng)。 通信原理第五章

21、 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-22第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能設(shè)計一個設(shè)計一個單邊帶下邊帶單邊帶下邊帶調(diào)制系統(tǒng)，信道白噪聲的雙邊功率譜密度為調(diào)制系統(tǒng)，信道白噪聲的雙邊功率譜密度為n0/2=0.510-5W/Hz，載波頻率，載波頻率fc為為100kHz。模擬基帶調(diào)制信號為。模擬基帶調(diào)制信號為m(t),功率為功率為4W，頻帶在，頻帶在0fm范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，fm=4k，求：，求：（1）單邊帶已調(diào)信號的表達式；）單邊帶已調(diào)信號的表達式；（2）單邊帶已調(diào)信號所在的頻帶范圍；）單邊帶已調(diào)信號所在的頻帶范圍；（3）畫出接收端原理方框圖；）畫出接收端原理方框圖；（4）解調(diào)器輸入端信噪比？輸出端信噪比？）解調(diào)器輸入端

22、信噪比？輸出端信噪比？（5）解調(diào)器輸出端的噪聲功率譜密度？）解調(diào)器輸出端的噪聲功率譜密度？（6）若）若N路最高頻率為路最高頻率為fm的信號按的信號按SSB方式進行頻分復(fù)用，再進行調(diào)方式進行頻分復(fù)用，再進行調(diào)頻，最大頻偏為頻，最大頻偏為f。求調(diào)頻后輸出信號帶寬。求調(diào)頻后輸出信號帶寬。 例例5.3-1)( 2mFMffB 通信原理第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5-3-23第3節(jié) 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能（4） w， =1w， w （5） =0.01w=0.01w，N N0 0=P=PN0N0(f)(f)* *2fm, P2fm, PN0N0(f)= N(f)= N0 0/(2fm)=0.01/(2/(2fm)=0.01/(2* *4e3)=1.25e4e3)=1.25e-6-6（雙邊譜）（雙邊譜）（6）B=2(Nfm+B=2(Nfm+f)f)1mcc2s (t)m(t)cosw t-m(t)sin w t（1）2mm (t)p (f)df4（2）通帶為）通帶