线性调制及抗噪声性能
第五章模拟调制系统-线性调制系统的抗噪声性能
1 其中 cos 2ω c t • m(t )被滤掉 2 1 ∴输出信号mo (t ) = m(t ) 2
R
邯郸学院
n0(t)
对于输出噪声： no (t ) = ni (t ) cos ωc t = [nc (t ) cos ωc t − ns (t ) sin ωc t ] cos ωc t
1 + cos 2ωc t 1 = nc (t )( ) − ns (t ) sin 2ωc t 2 2
（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出 信噪比： 同样地，信噪比增益
SNRo So N o G= = SNRi Si N i
显然，信噪比增益越大则系统抗噪声性能越好
§5.2线性系统的抗噪声性能 线性系统的抗噪声性能
（3）幅度调制系统的抗噪声能力比较 1.DSB调制系统性能 调制系统性能 2.SSB调制系统性能 调制系统性能 3.普通 普通AM系统性能 普通 系统性能
ni (t ) = nc (t ) cos wcቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt − ns (t ) sin wc t = V (t ) cos( wot + θ (t ))
同相分量 正交分量
− fc
f
c
邯郸学院
§5.2线性系统的抗噪声性能 线性系统的抗噪声性能
回忆窄带随机过程的统计特性：
(t)和 (t)的统计特性 ξc(t)和ξs(t)的统计特性
j (2π ×799×103 t )
}
j (2π ×799×103 t )
}
= 50 Re{(1+ 2 j)e = 25{(1+ 2 j)e
j (2πfct )
j (2π ×799×103 t )
线性与非线性调制系统的抗噪声性能分析
线性与非线性调制系统的抗噪声性能分析摘要：本文主要是通过对线性调制系统的不同调制方式在大信噪比条件下抗噪声性能的分析，分析了解不同的解调方法下，系统的抗噪声性能。
关键词：线性调制系统性能分析抗噪声性能系统引言所谓调制就是使基带信号（调制信号）控制载波的某个（或几个）参数，使这一个（或几个）参数按照基带信号的变化规律而变化的过程。
调制后所得到的信号为已调信号或频带信号，载波是一种不含任何有用信号用来搭载基带信号的高频信号。
调制信号m（t）为连续变化的模拟量叫模拟调制，其系统称为模拟调制系统。
其调制分为幅度调制和角度调制，幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化的过程，分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）等。
幅度调制属于线性调制，它通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的搬移，一个正弦载波有幅度、频率、相位3个参量，因此，不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率和相位变化中。
这种使高频载波的频率或相位按照调制信号规律的变化而振幅恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制（PM），分别简称为调频和调相。
因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。
在分析抗噪声性能时，主要考虑的是加性高斯白噪声对系统的影响，同时也是最基本的噪声和干扰模型，又因为加性高斯白噪声被认为只对信号的接受产生影响，所以调试系统的抗噪声性能是通过解调器的抗噪声性能来衡量。
1. 线性调制系统的抗噪声性能分析1.1.AM的相干解调和非相干解调系统抗噪声性能对比分析AM信号的解调非为相干解调和非相干解调，两种解调的模型不同，所以抗噪声性能也随之不同，即分开进行讨论，先讨论相干解调系统的抗噪声性能。
AM相干解调模型框图如图1所示。
若解调器的输入信号为式中则解调器输入信号的平均功率为，解调器输入信号的平均功率为，所以AM的输入信噪比。
通信原理(第5章)
2、若m(t)的频带限于 w wc 则:
H m(t ) cos( wct ) m(t ) sin( wct ) H m(t ) sin( wct ) m(t ) cos( wct )
ˆ (t ) jM ( w) sgn( w) F m
ˆ ( w) 3、M
载波信号
频域表达式
SAM(ω) = πA0[δ(ω －ωc) +δ(ω +ωc )
6
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
时域波形图
m(t) t A0 + m( t ) cosωct t t
当满足条件： |m(t)|max ≤ A0 时，其包络与调制信号的 波形相同，因此用包络检 波法可以容易地恢复原始 调制信号。
20
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
一般情况下SSB信号的时域表达式 调制信号为任意信号时SSB信号的时域表达式为
1 1 ˆ (t )sin ct SSSB (t ) m(t ) cos ct m 2 2
式中，
m( ) ˆ (t ) m d t ˆ ( ) 1 m m(t )=- d t 1
1 = 2
1 2 Am
cos(ωc+ ωm)t + Am cos(ωc -ωm)t
1 -2 1 +2
上边带信号的时域表达式
Amcosωm t cosωc t Amcosωm t cosωc t
Amsinωm t sinωc t Amsinωm t sinωc t
下边带信号的时域表达式
SUSB(t) =
BDSB = 2 fH
② 功率：
PDSB
1 2 Ps m (t ) 2
线性调制系统的抗噪声性能演示文稿
5.2.1 相干解调的抗噪声性能
【例5.5】对DSB和SSB分别进行相干解调，接收信号功率为2 mW， 噪声双边功率谱密度为2×10-9W/Hz，调制信号最高频率为4kHz。
(1)比较解调器输入信噪比 (2)比较解调器输出信噪比
Si 2mW BSSB 4kH Z
n0 2
2 109W
/ HZ
BDSB 8kH Z
故输出噪声功率为
no
(t)
1 2
nc
(t)
或写成
No
no2 (t)
1 4
nc2 (t)
No
1 4
ni2 (t)
1 4
Ni
1 4
n0 B
1 4
n0
fH
5.2.1.2 SSB调制系统的性能
输入信噪比
Si
1 m2 (t)
4
m2 (t)
Ni
n0 B
4n0 fH
输出信噪比 So m2 (t) m2 (t)
输入信号平均功率为
Si
sm2 (t)
1 4
[m(t
)
cos
ct
mˆ (t) sin
ct ]2
1 4
1 2
m2 (t)
1 2
mˆ
2
(t
)
因为mˆ (t)与m(t)的幅度相同，所以有相同的平均功率，输入信号
的平均功率为：
Si
1 m2 (t) 4
与相干载波相乘后，再经低通滤波可得解调器输出信号
1 输出信号平均功率 mo (t) 4 m(t)
No 4noB 4no fH
SSB信噪比增益
GSSB
So Si
/ No / Ni
现代通信原理考题题解_浙江大学
参考样卷1（一） 填空题 (每空5分)1．根据仙农信道容量公式，信道频带宽度可以和信噪比 互换，无限增加信道带宽，能否增大信道容量？否2．目前我国移动通信中有下列三种多址方式，频分多址FDMA ，时分多址TDMA ，码分多址CDMA 。
模拟移动通信采用FDMA 多址方式，全球通GMS 采用TDMA 多址方式。
3．已知下列两个码组，C1=（10110），C2-（01000）C2 码组的重量W （C2）=1，C1，C2两码组之间的距离（码距）为W （C1，C2）=4。
4．调频信号鉴频解调器输出噪音功率谱的形状是和频率有抛物线形状关系 ，改善调频系统信噪比的简单方法是预加重和去加重 。
5．数字复接中，帧同步码的作用是 接收端识别出帧同步码后，即可建立正确的路序。
；二次群准同步复接中，塞入码的作用是 调整码速 。
6．在语音信号脉冲编码调制中，采用非均匀量化的目的是降低信息速率，压缩传输频带。
（P129）我国的脉冲编码调制系统，采用哪种对数压缩特性？A 率对数压缩特性。
7，设语音信号的最高频率为3.4khz, 则双边带调幅信号带宽为6.8KHz ，调频指数为10的调频信号的带宽为KHz f m FM 8.74)1(2=+β。
8. 计算机局域网（以太网）中采用的数字基带信号的码型为曼切斯特码（数字双相码），与AMI 码相比，HDB3码的主要优点是便于定时恢复。
9．在数字调制性能评价时，常用到Eb/N0，其含义是比特平均能量噪音单边功率密度比，BPSK 与QPSK 调制在相同Eb/N0时误比特率相同，这是否意味相同信息速率时两者信噪比相同？不同。
10．多进制数字调制中，基带信号常采用格雷码，其目的是减少解调误码率，设QPSK 信号的0相位对应的格雷码为00，分别给出90，180，270 相位对应的格雷码。
01，11，10。
（二）问答题1． （10分）数据通信开放系统互联模型的七层协议是什么内容？调制解调器属于哪一层？ 答：数据通信开放系统互联模型的七层协议是物理层，链路层、网络层、运输层——低层会晤层、表示层、应用层——高层, 调制解调器属于物理层。
4.2.2 线性调制系统的抗噪声性能
当
V ( t ) sin( ( t ) ( t )) ct (t ) arctg A V (t ) cos( (t ) (t )) A V (t ) 大信噪比时
V (t ) (t ) ct (t ) sin( (t ) (t )) A
解调器的输出电压V0（t）应与输入信号的瞬时频偏成正比
1 d (t ) 1 d [ ] {V (t ) sin[ (t ) (t )]} 2 dt 2A dt 26
1 d (t ) v0 (t ) [ ] fc 2 dt
1 d (t ) 解调器输出的有用信号 m0 (t ) 2 dt
4.2.2 线性调制系统的抗噪声性能
n(t)
sm (t )
+
带通滤波器
sm (t )
ni (t )
解调器
m0 (t )
n0 (t )
ni (t ) nc (t ) cos ct ns (t ) sin ct
又
ni(t)是一个高斯窄带噪声
n n n
2
i
2
2
s
c
即
ni (t ) nc (t ) ns (t )
Si / N i S0 / N 0
G
m (t ) 2n0 B
2
m (t ) n0 B
2
m (t ) n0 B
2
2
1
2m 2 (t ) G 2 A m 2 (t )
15
例 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密 度Pn(f)=0.5×10-3W/Hz,在该信道中传输抑制 载波的双边带信号,m(t)频带限制在5KHz,载 波100KHz,已调信号功率10KW,若接收机的输 入信号在加至解调器之前,先经过一理想带 通滤波器,试问:
第9章 噪声性能分析(模拟调制)
9.1.2 AM系统非相干解调
AM (t )
＋
n(t )
2 A 1 2 2 0 Si m (t ) f (t ) 2 2
BPF
LED
LPF
u d (t ) nd (t )
Ni n (t ) 2n0 f m
2 i
Si A f (t ) 输入信噪比： Ni 4n0 f AM
窄带高斯白噪声的数学表达式：
ni (t ) nc (t ) cos c t ns (t ) sin c t
n (t ) n (t ) n (t ) N i
2 c 2 s 2 i
性能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析按照不同的解调方式来进行:
相干解调 非相干解调
9.1.1 相干解调
(t )
该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性H(w)? 解调器输入端的信噪功率比为多少? 解调器输出端的信噪功率比为多少? 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图型表示出来。
（1）为了保证信号顺利通过和尽可能的滤除噪声，带通滤波器 的宽度等于已调信号带宽，即B=2fm=2*5=10kHz，其中中心 频率为100kHz。所以
解 ：设发射机输出功率为ST， 损耗K=ST/Si=1010(100dB)， 已知S0/N0=100（20dB），N0=10-9W DSB/SC方式： 因为G=2， Si/Ni=1/2· S0/N0=50 又因为Ni=4N0 Si=50Ni=200N0=2*10-7W ST=K· Si=2*103W
2 [ A0 f (t ) nc (t )]2 ns (t )
ns (t ) (t ) arct an A0 f (t ) nc (t )
系统通信噪声性能方案
cos
c
t
0 t Ts 其他t
y(t
)
sT ni
(t) (t)
ni nc
(t) (t)
[a nc (t)]cos cosct ns (t) sin
ct
n ct
s
(t)
sin
ct 发送“1”时
发送“0”时
V
(t)
2 y(t )
cosct
[a nc
设
sm
(KTs
)
a, 0,
"1" "0"
，且包络检波及低通的增益为1，则：
v(KTs)
[a
n c (k
发“1”码
n
发“0”码
式中n
nc2 (kTs ) ns2 (kTs )
，是一个功率
2 n
的瑞利分布随机变量。
发“1”和发“0”时V(kTs)的分f布0(v) f1(、v) 分别为：
通常，把使总误码率最小的判决门限电平称为最佳 门限电平：
若P(1) = P(0) = 0.5，则最佳门限电平为：
6.4 无码间串扰基带系统的噪声性能
此时系统的总误码率为：
显然，系统的总误码率依赖于信号峰值A与噪声均 方根值 之比（比值越大，则总误码率越小），而 与所采用的信号形式无关。
若采用单极性波形，则系统的最佳门限电平和总 误码率将分别变成：
当r→∞， 上式的下界为
pe
1 er / 4 2
2．相干解调
yi(t)
y(t)
BPF
V(t)
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G 输入信噪比
DSB调制性能
调制信号
sm (t) m(t) cosct
经过信道、带通后
r t sm t nc tcosct ns tsinct 其中
E
nc
t 2
E
ns
t 2
N0 BDSB
解调
sr (t) [m(t) cosct nc (t) cosct ns (t)sinct]cosct
第七讲 线性调制及抗噪声性能
Gwb@
分析模型
Sin
Sout
N in
N out
带通
解调
噪声 N 0 2
几个概念
输入信噪比
Si 输入解调器前的信号功 率 Ni 输入解调器前的噪声功 率
输出信噪比
So No
解调器输出的有用信号 功率 解调器输出的噪声功率
解调增益
输出信噪比
A2
1 2
m2
(t)]
/( N0 BDSB
)
相干解调性能
输出信号
so (t)
1 2
m(t)
1 2
nc
(t)
输出信噪比
So m2 (t) m2 (t) No nc2 (t) N0 BDSB
解调增益
2 mt 2
G mt 2 A2 2
包络检波性能
解调前信号
sr (t) A m(t)cosct nc (t)cosct ns (t)sinct A m(t) nc (t)cosct ns (t)sinct
So
1 16
m2 (t)
1
m2
(t)
No
1 4 Ni
4 Ni
G So / No 1 Si / Ni
DSB抗噪性能
Si
sm2 (t)
1 m2 (t) 2
Ni n2 (t) N0B
So m2 (t) m2 (t) No nc2 (t) N0 B
G So / No m2 (t) / Ni 2 Si / Ni m2 (t) / 2Ni
包络检波得到的是噪声的包络，无法解调信号。 问题
当信噪比大时，可以包络检波得到信号，而信噪比很 小时无法通过包络检波得到信号，因此当信噪比从小 变大时，在要求一定输出信噪比时，存在一个所谓的 输入信噪比门限，当输入信噪比大于这个门限时，能
通过包络检波得到较好的信号。这个门限通常称为解 调门限。
E(t)cosct (t)
其中
E(t) A m(t) nc (t)2 ns2 (t)
(t
)
arctg
A
ns m(t
(t) )
nc
(t
)
大信噪比情况
A m(t) nc (t), A m(t) ns (t)
E(t) A m(t) nc (t)
输出信噪比 So m2(t) No N0BDSB
2 mt 2 G mt2A2 2
大信噪比下
当A减少时，G变大，但是为了防止过调制， 要求A>=|m(t)|
当 A | max(m(t))| 时（100％调制），且 m(t)是单频信号时，
m2 (t) 1 A2 2
G2 3
小信噪比下
A m(t) nc (t), A m(t) ns (t)
解调后
Sr (t) sm (t)cosct
1 4
m(t)
1 4
m(t)
cos
2ct
1 4
m(t)
sin
2ct
1 2
nc
(t)
1 2
nc
(t)
cos
2ct
1 2
ns
(t ) s in
2 c t
经过低通
so
(t)
1 4
m(t)
1 2
nc
(t)
SSB抗噪性能
Si
sm2 (t)
1 4
m2 (t)
Ni n2 (t) N0 BSSB
SSB抗噪性能
SSB调制信号
sm
(t)
1 2
m(t ) c os ct
1 2
m(t ) s in c t (下边带）
解调前信号功率
Si
sm2 (t)
1 4
m2 (t) cos2
ct
1 4
^
m
t
2
sin2
ct
1 2
^
m t m tcosct sinct
1 m2 (t) 4
SSB抗噪性能
解调前噪声功率 Ni N0 BSSB
经过低通后
so
(t)
1 2
m(t)
1 2
nc (t)
DSB抗噪性能
Si
sm2 (t)
1 m2(t) 2
Ni n2 (t) N0BDSB
So
m2 (t)
m2 (t)
No nc2 (t) N0 BDSB
G So / No m2 (t) / Ni 2 Si / Ni m2 (t) / 2Ni
例题
书P98,例4.4.1
性能比较
从上看，似乎DSB比SSB抗噪性能好？
其实是一样的。 如果限制条件：解调前信号功率相同条件下，
则SSB的输入信噪比应该为DSB的输入信噪比 的2倍，因此最后输出的信噪比相同。
AM的抗噪性能
调制信号
sm (t) A m(t)cosct
经过信道和带通后，输入信噪比
Si Ni
[1 2