通信原理第三章課件分析講解學(xué)習(xí)

通信原理第三章課件分析調(diào)制的目的將消息變換為便于傳輸?shù)男问?。也就是說(shuō)，變換為某種形式使信道容量達(dá)到最大，而且傳輸更可靠和效。提高性能，特別是提高抗干性。有效的利用頻帶。2調(diào)制的概念調(diào)制：就是將基帶信號(hào)進(jìn)行各種變換后再傳輸?shù)倪^(guò)程。其中包括調(diào)制映射，傅立葉變換(OFDM)，頻率搬移等等。數(shù)學(xué)分析：頻率搬移3調(diào)制分類調(diào)制信號(hào)：載波信號(hào)：調(diào)幅：主要內(nèi)容：原理，頻域分析和性能分析幅度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制線性調(diào)制非線性調(diào)制4內(nèi)容

模擬線性調(diào)制1.常規(guī)調(diào)幅(AM)2.抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB-SC)3.單邊帶調(diào)制(SSB)4.殘留邊帶調(diào)制(VSB)線性調(diào)制和解調(diào)的一般模型線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能（重點(diǎn)）1.通信系統(tǒng)抗噪聲性能的分析模型2.線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能53.1.1常規(guī)調(diào)幅(AM)時(shí)域表達(dá)式調(diào)制FLASH演示直流調(diào)制信號(hào)67解調(diào)---包絡(luò)檢波無(wú)失真恢復(fù)條件否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅。8若調(diào)制信號(hào)調(diào)幅信號(hào)調(diào)幅指數(shù)9

確知信號(hào)調(diào)幅的頻域分析傅立葉變換頻域表達(dá)式直流分量信號(hào)分量FLASH演示1011隨機(jī)信號(hào)調(diào)幅的頻域分析分析方法：功率譜密度函數(shù)12功率分配功率組成調(diào)制效率：最大：1/3載波功率邊帶功率13AM小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。缺點(diǎn)：功率效率非常低，最大為1/3頻譜效率也不高，為信號(hào)最高頻率的2倍。應(yīng)用：中短波段AM廣播。143.1.2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅思路：AM信號(hào)，載波分量占據(jù)了大部分功率，又不包含信息，造成功率浪費(fèi)，可去除直流部分。調(diào)制：FLASH演示1516時(shí)域分析和解調(diào)

時(shí)域表達(dá)式：解調(diào)---相干解調(diào)FLASH演示1718DSB的頻域分析頻域分析

確知信號(hào)：功率效率：頻譜：FLASH演示1920

DSB小結(jié)

優(yōu)點(diǎn)：功率利用率較高（與AM相比）。缺點(diǎn)：解調(diào)復(fù)雜。DSB信號(hào)不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波來(lái)恢復(fù)調(diào)制信號(hào)，需采用相干解調(diào)。節(jié)省了載波功率，但頻帶與AM信號(hào)同，是調(diào)制信號(hào)帶寬的2倍。應(yīng)用：FM立體聲中的差信號(hào)調(diào)制，彩色TV系統(tǒng)中的色差信號(hào)調(diào)制，以及正交調(diào)制等。21

3.2單邊帶調(diào)幅思路：DSB信號(hào)中，調(diào)制形成的兩個(gè)邊帶互為對(duì)稱，很自然的想到只傳輸一個(gè)邊帶，這就是SSB.原理：22表示式：濾波器：

頻域表示FLASH演示23243.2.1相移法分析頻域表示：頻域因果，時(shí)域解析時(shí)域表示式253.2.2希爾伯特濾波器希爾伯特變換希爾伯特濾波器---寬帶相移網(wǎng)絡(luò)263.2.3單邊帶信號(hào)時(shí)域表達(dá)式時(shí)域關(guān)系：濾波器：時(shí)域表達(dá)式：27

3.2.4單邊帶信號(hào)的相移法產(chǎn)生相移法產(chǎn)生問題：載波準(zhǔn)確相移90°所有頻率成分相移90°283.2.5單邊帶信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)FLASH演示29303.2.6小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制前后帶寬保持不變（與調(diào)制信號(hào)相同）。缺點(diǎn)：信號(hào)產(chǎn)生及其解調(diào)復(fù)雜。應(yīng)用：

長(zhǎng)途（載波）電話。31

3.3殘留邊帶調(diào)幅思路：AM和DSB信號(hào)的帶寬是原信號(hào)的兩倍，而SSB調(diào)制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較困難，因此提出了一種介于DSB和SSB之間的調(diào)制方式VSB。原理：32頻域表示FLASH演示3334353.3.1解調(diào)采用相干解調(diào)解調(diào)不失真條件：

要求濾波器特性滿足互補(bǔ)對(duì)稱性。36

推導(dǎo)：由頻域卷積定理

得

若選擇合適的低通濾波器的截止頻率，則有：37

滿足互補(bǔ)對(duì)稱特性的滾降形狀并不是唯一的，目前應(yīng)用最多的是直線滾降和余弦滾降。它們分別在電視信號(hào)傳輸和數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸中得到應(yīng)用。38說(shuō)明只要?dú)埩暨厧V波器的截止特性在載頻處具有互補(bǔ)對(duì)稱特性，則采用同步解調(diào)法解調(diào)殘留邊帶信號(hào)就能準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號(hào)。殘留邊帶濾波器的截止特性具有很大的選擇自由度。但有選擇自由度并不意外著對(duì)“陡峭程度”就沒有制約了。殘留邊帶信號(hào)的帶寬與濾波器的實(shí)現(xiàn)之間存在著矛盾，在實(shí)際中，需要恰當(dāng)處理。

393.4調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生的一般模型原理框圖頻域表達(dá)式403.4.1調(diào)幅信號(hào)的正交產(chǎn)生時(shí)域表達(dá)式正交法產(chǎn)生同相分量正交分量413.4.2調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制423.4.3調(diào)幅相干解調(diào)適用于：AM，DSB，SSB，VSB數(shù)學(xué)分析輸入信號(hào)：濾波前:濾波后:433.4.4插入載波包絡(luò)檢波適用于DSB，SSB，VSB44

3.5.1噪聲系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型噪聲分類45平穩(wěn)窄帶高斯噪聲瑞利分布均勻分布463.5.2性能評(píng)估指標(biāo)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能評(píng)估指標(biāo)信噪比增益：說(shuō)明：本節(jié)要討論的問題是信道存在加性高斯白噪聲時(shí)，各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。而抗噪聲能力通常用“信噪比”來(lái)度量，即信號(hào)的平均功率與噪聲的平均功率之比。473.5.3相干解調(diào)的抗噪聲性能解調(diào)模型數(shù)學(xué)分析解調(diào)前解調(diào)后483.5.4雙邊帶調(diào)幅的抗噪聲性能forDSB，BDSB=2W，Wo=Wc解調(diào)前解調(diào)后信噪比增益輸入信噪比輸出信噪比493.5.5單邊帶調(diào)幅的抗噪聲性能forSSB，BSSB=W，解調(diào)前解調(diào)后信噪比增益輸入信噪比輸出信噪比503.5.6思考為什么雙邊帶調(diào)制相干解調(diào)的信噪比增益比單邊帶調(diào)制的高？

雙邊帶信號(hào)DSB調(diào)制器的信噪比改善了一倍，原因是相干解調(diào)把噪聲中的正交分量抑制掉，從而使噪聲功率減半的緣故。雙邊帶調(diào)制相干解調(diào)的信噪比增益比單邊帶調(diào)制的高是否說(shuō)明雙邊帶調(diào)制的抗噪聲性能比單邊帶調(diào)制的更好？不能。只是雙邊帶信號(hào)所需的傳輸帶寬是單邊帶的２