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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2009 Copyright,中国矿业大学通信研究所,*,Page,*,通信原理,communication,5.1.1,分析模型,5.,调制传输系统性能分析,5.1,幅度调制系统的抗噪声性能,解调器抗噪声性能分析模型,若白噪声的双边功率谱密度为,n,0,/2,，,则 解调器输入噪声平均功率为：,n,0,/2,0,f,设带通滤波器传输特性是高度为,1,，带宽为,B,的理想矩形函数,评价一个模拟通信系统质量的好坏，最终是要看解调器的输出信噪比。输出信噪比定义为,模拟通信系统可靠性评价指标,为了便于衡量同类调制系统不同解调器对输入信噪比的影响，还可用,输出信噪比和输入信噪比的比值,调制制度增益,G,来表示，即,G,越大，抗噪声性能越好,解调器,5.1.2,幅度调制相干解调的抗噪声性能,在分析,DSB,、,SSB,系统的抗噪声性能时，模型中的解调器为相干解调器，如图所示。,相干解调属于线性解调，故在解调过程中，输入信号及噪声可以分别单独解调。,带通,滤波器,s,m,(,t,),s,m,(,t,),n,(,t,),n,i,(,t,),m,o,(,t,),n,o,(,t,),低通,滤波器,cos,w,c,t,1.DSB,调制系统的性能,1.DSB,调制传输系统的性能,解调器输入信噪比,解调器输出信噪比,S,DSB,(t),与相干载波,cos,c,t,相乘后，得,经低通滤波器后，输出信号为,解调器输出信噪比,因此，解调器输出端的有用信号功率为,输出噪声,解调,DSB,时，接收机中的带通滤波器的中心频率,0,与调制载频,c,相同，因此解调器输入端的噪声,n,i,(t),可表示为,它与相干载波,cos,c,t,相乘后，得,经低通滤波器后，输出噪声为,故输出噪声功率为,可得解调器的输出信噪比为,调制制度增益为,调制制度增益为,由此可见，,DSB,调制系统的制度增益为,2,。这就是说，,DSB,信号的解调器使信噪比改善一倍,。,这是因为采用同步解调，使输入噪声中的一个正交分量,n,s,(t),被消除的缘故。,2.SSB,调制系统的性能,2.SSB,调制系统的性能,单边带信号的解调方法与双边带信号相同，其区别仅在于解调器之前的带通滤波器的带宽和中心频率不同。前者的带通滤波器的带宽是后者的一半。,由于单边带信号的解调器与双边带信号的相同，故计算单边带信号解调器输入及输出信噪比的方法也相同。单边带信号解调器的输入、出噪声功率可根据,DSB,的推导直接得到，即,解调器的输入及输出信号功率,对于单边带解调器的输入及输出信号功率：,这此时解调器输入信号：,输入信号平均功率,求输出信噪比：,与相干载波相乘后,地同输出,再经低通滤波可得解调器输出信号,输出信噪比为,所以，输出信号平均功率,因而制度增益为,这是因为在,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，信号和噪声的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善。,性能比较,G,DSB,=2G,SSB,能否说明,DSB,的抗噪声性能比,SSB,好呢？,3.VSB,调制系统的性能,讨论,：,回答是否定的。因为对比可知，在上述讨论中，双边带已调信号的平均功率是单边带信号的,2,倍，所以两者的输出信噪比是在不同的输入信号功率情况下得到的。,如果我们在相同的输入信号功率,Si,，相同输入噪声功率谱密度,n0,，相同基带信号带宽,fH,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。,因此两者的抗噪声性能是相同的，但双边带信号所需的传输带宽是单边带的,2,倍。,3.VSB,调制系统的性能,VSB,调制系统的抗噪声性能的分析方法与上面的相似。但是，由于采用的残留边带滤波器的频率特性形状不同，所以，抗噪声性能的计算是比较复杂的。但是,残留边带不是太大的时候，近似认为与,SSB,调制系统的抗噪声性能相同,。,调幅信号包络检波的抗噪声性能,5.1.3,调幅信号包络检波的抗噪声性能,AM,信号可采用相干解调和包络检波。,相干解调时,AM,系统的性能分析方法与前面双边带（或单边带）的相同。,实际中，,AM,信号常用简单的包络检波法解调，其检波输出正比于输入信号的包络变化。如图所示：,输入的信号噪比,带通,滤波器,包络,检波器,显然，解调器输入的信号功率,S,i,和噪声功率,N,i,为,输入噪声为,输入信号为,所以,输出的信号噪比,解调器输入是信号加噪声的混合波形，即,其中,E(t),分析,理想包络检波器的输出就是,E(t),，由上式可知，检波输出中有用信号与噪声无法完全分开。因此，计算输出信噪比是件困难的事。,因而包络可简化为,信噪比,1,）大信噪比情况,此时，输入信号幅度远大于噪声幅度，即,式中直流分量,A,被电容器阻隔，有用信号与噪声独立地分成两项，因而可分别计算出输出有用信号功率及噪声功率,输出信噪比,信噪比增益,显然，,AM,信号的调制制度增益,G,AM,随,A,的减小而增加。但对包络检波器来说,为了不发生过调制现象,应有,A|m(t)|,max,，所以,G,AM,总是小于,1,。,100%,调制,(,即,A,0,=|m(t)|,max,),且,m(t),又是正弦型信号时，有,这是,AM,系统的最大信噪比增益。这说明解调器对输入信噪比没有改善，而是恶化了。,可得信噪比增益,2,）小信噪比情况,小信噪比指的是噪声幅度远大于信号幅度时,其中,R(t),及,(t),代表噪声,n,i,(t),的包络及相位,这时，,E(t),中没有单独的信号项，只有受到,cos(t),调制的,m(t)cos(t),项。由于,cos(t),是一个随机噪声，因而，有用信号,m(t),被噪声扰乱，致使,m(t)cos(t),也只能看作是噪声。,输出信噪比急剧下降，这种现象称为解调器的门限效应。开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。,原因,结论,：,大信噪比时，,AM,信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同；,但随着信噪比的减小，包络检波器将在一个特定输入信噪比值上出现,门限效应,，解调器的输出信噪比将急剧恶化。,在含有包络检波器的非线性解调中，当输入信噪比小到某一程度时，输出性噪比急剧恶化的现象。,5.1.4 2ASK,系统的抗噪声性能,设传输后只有固定衰耗，则在每一码元的持续时间，解调器的输入波形为,在一个码元的持续时间 内，发送端输出的波形可表示为,t,t,通常可用包络检波法或同步检测法进行解调。,1,包络检波法的系统性能,在,(0,，,Ts),内，解调器输出为 包络,若的样值 ，则判为“,1,”,码；,若 ，则判为“,0,”,码。,判决,“,包络,V,大小决定了判决输出！,”,若发“,0,”,，但样值 ，则误判为“,1,”,码；,误判,若发“,1,”,，但样值 ，则误判为“,0,”,码。,包络分布,从而，可分别计算出发生误判的概率。,当发送码元为,“,1,”,，错误接收为,“,0,”,的概率,当发送码元为,“,0,”,时，错误接收为,“,1,”,的概率,信噪比,系统误码率取决于系统输入信噪比和门限值。,最佳门限 满足,则总误码率,系统误码率取决于,门限值,V,d,。,可得,可得,OOK,非相干接收时的误码率为,包络检波法的接收系统通常工作在大信噪比的情况下，因而，最佳门限应取,a/2,。,7.2.1 2ASK,系统的抗噪声性能,接收波形,输出波形为,2,同步检测法的系统性能,LPF,判决,由于,是高斯过程，因此相应的一维概率密度为,0,a,误码率的几何表示,若令判决门限为,则可以求得将,”,1,”,误判为,”,0,”,的概率,及将,”,0,”,判决为,”,1,”,的概率,分别为,设,0,，,1,独立等概,，则系统总误码率,误码率与判决门限,有关。仿照前面的方法得，最佳门限,，,则系统总误码率,大信噪比下，,2ASK,信号同步检测的误码率总是低于包络检波时的误码率 ，但两者的误码性能相差不大。然而，前者不需要稳定的本地相干载波信号，故在电路上要比后者简单的多。,
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