CH5.1 幅度调制传输系统的抗噪声性能(48).pdf

11of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所5.15.15.15.1幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能5.1.15.1.15.1.15.1.1分析模型分析模型分析模型分析模型本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白噪声时，噪声时，噪声时，噪声时，各种线性调制系统的抗噪声性能。各种线性调制系统的抗噪声性能。各种线性调制系统的抗噪声性能。各种线性调制系统的抗噪声性能。由于加性噪声只对已调信号的接收产生影由于加性噪声只对已调信号的接收产生影由于加性噪声只对已调信号的接收产生影由于加性噪声只对已调信号的接收产生影响，响，响，响，因而调制系统的抗噪声性能可以用解调器因而调制系统的抗噪声性能可以用解调器因而调制系统的抗噪声性能可以用解调器因而调制系统的抗噪声性能可以用解调器的抗噪声性能来衡量。分析解调器的抗噪声性的抗噪声性能来衡量。分析解调器的抗噪声性的抗噪声性能来衡量。分析解调器的抗噪声性的抗噪声性能来衡量。分析解调器的抗噪声性能的模型如图能的模型如图能的模型如图能的模型如图55-11所示。图中，所示。图中，所示。图中，所示。图中，ssmm(t(t)为已调信为已调信为已调信为已调信号，号，号，号，n(t)n(t)为传输过程中叠加的高斯白噪声。为传输过程中叠加的高斯白噪声。为传输过程中叠加的高斯白噪声。为传输过程中叠加的高斯白噪声。5.调制传输系统性能分析调制传输系统性能分析分析模型22of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所解调器抗噪声性能分析模型解调器抗噪声性能分析模型带通滤波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)解调器mo(t)no(t)对于不同的调制系统，有不同形式的信号对于不同的调制系统，有不同形式的信号对于不同的调制系统，有不同形式的信号对于不同的调制系统，有不同形式的信号ssmm(t(t),),但解调器输入端的噪声但解调器输入端的噪声但解调器输入端的噪声但解调器输入端的噪声nnii(t(t)形式是相同形式是相同形式是相同形式是相同的，它是平稳高斯白噪声经过带通滤波器而得的，它是平稳高斯白噪声经过带通滤波器而得的，它是平稳高斯白噪声经过带通滤波器而得的，它是平稳高斯白噪声经过带通滤波器而得到的。到的。到的。到的。当带通滤波器带宽远小于其中心频率当带通滤波器带宽远小于其中心频率当带通滤波器带宽远小于其中心频率当带通滤波器带宽远小于其中心频率00时，时，时，时，nnii(t(t)即为平稳高斯窄带噪声。即为平稳高斯窄带噪声。即为平稳高斯窄带噪声。即为平稳高斯窄带噪声。噪声33of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所若白噪声的双边功率谱密度为若白噪声的双边功率谱密度为若白噪声的双边功率谱密度为若白噪声的双边功率谱密度为nn00/2/2，解调器输入噪声平均功率：解调器输入噪声平均功率：解调器输入噪声平均功率：解调器输入噪声平均功率：nn00/2/2-f0f0B设带通滤波器传输特性是增益为设带通滤波器传输特性是增益为设带通滤波器传输特性是增益为设带通滤波器传输特性是增益为11，带宽为带宽为带宽为带宽为BB的理想矩形函数的理想矩形函数的理想矩形函数的理想矩形函数BnBnNi0022=0f()fP)sin()()cos()()(cos()()(ttnttntttAtncsccc=+=解调器输入噪声可表示为：解调器输入噪声可表示为：解调器输入噪声可表示为：解调器输入噪声可表示为：为使已调信号无失真地通过，同时最大限度抑制噪声，带宽为使已调信号无失真地通过，同时最大限度抑制噪声，带宽B应等于已调信号频带宽度。应等于已调信号频带宽度。信噪比44of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所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)()(202000tntmNs=功率解调器输出噪声的平均功率解调器输出信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率解调器输出信号的平均只要解调器输出端有用信号能与噪声分开，只要解调器输出端有用信号能与噪声分开，只要解调器输出端有用信号能与噪声分开，只要解调器输出端有用信号能与噪声分开，则输出信噪比就能确定。输出信噪比与调制方式则输出信噪比就能确定。输出信噪比与调制方式则输出信噪比就能确定。输出信噪比与调制方式则输出信噪比就能确定。输出信噪比与调制方式有关，也与解调方式有关。有关，也与解调方式有关。有关，也与解调方式有关。有关，也与解调方式有关。在已调信号平均功率相同，在已调信号平均功率相同，在已调信号平均功率相同，在已调信号平均功率相同，而且信道噪声功而且信道噪声功而且信道噪声功而且信道噪声功率谱密度也相同的情况下，率谱密度也相同的情况下，率谱密度也相同的情况下，率谱密度也相同的情况下，输出信噪比反映了系输出信噪比反映了系输出信噪比反映了系输出信噪比反映了系统的抗噪声性能。统的抗噪声性能。统的抗噪声性能。统的抗噪声性能。G55of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所为了便于衡量同类调制系统不同解调器对为了便于衡量同类调制系统不同解调器对为了便于衡量同类调制系统不同解调器对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输入信噪比的影响，还可用输出信噪比和输入输入信噪比的影响，还可用输出信噪比和输入输入信噪比的影响，还可用输出信噪比和输入信噪比的比值调制制度增益信噪比的比值调制制度增益信噪比的比值调制制度增益信噪比的比值调制制度增益GG来表示，即来表示，即来表示，即来表示，即iiNSNSG00=解调器输入信噪比解调器输出信噪比解调器输入信噪比解调器输出信噪比显然，显然，显然，显然，GG越大，表明解调器的抗噪声性能越越大，表明解调器的抗噪声性能越越大，表明解调器的抗噪声性能越越大，表明解调器的抗噪声性能越好。好。好。好。下面我们在给出已调信号下面我们在给出已调信号下面我们在给出已调信号下面我们在给出已调信号ssmm(t(t)和单边噪声功和单边噪声功和单边噪声功和单边噪声功率谱密度率谱密度率谱密度率谱密度nn00的情况下，推导出各种解调器的输入的情况下，推导出各种解调器的输入的情况下，推导出各种解调器的输入的情况下，推导出各种解调器的输入及输出信噪比，并在此基础上对各种调制系统的及输出信噪比，并在此基础上对各种调制系统的及输出信噪比，并在此基础上对各种调制系统的及输出信噪比，并在此基础上对各种调制系统的抗噪声性能作出评述。抗噪声性能作出评述。抗噪声性能作出评述。抗噪声性能作出评述。幅度调制相干解调66of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所解调器解调器解调器解调器5.1.25.1.25.1.25.1.2幅度调制相干解调的抗噪声性能幅度调制相干解调的抗噪声性能幅度调制相干解调的抗噪声性能幅度调制相干解调的抗噪声性能在分析在分析在分析在分析DSBDSB、SSBSSB系统的抗噪声性能时，模型系统的抗噪声性能时，模型系统的抗噪声性能时，模型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。中的解调器为相干解调器，如图所示。中的解调器为相干解调器，如图所示。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，相干解调属于线性解调，故在解调过程中，相干解调属于线性解调，故在解调过程中，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。输入信号及噪声可以分别单独解调。输入信号及噪声可以分别单独解调。输入信号及噪声可以分别单独解调。带通带通滤波器滤波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通低通滤波器滤波器coswctDSB调制系统的性能77of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所解调器解调器解调器解调器1.DSB1.DSB调制传输系统的性能调制传输系统的性能调制传输系统的性能调制传输系统的性能带通带通滤波器滤波器SDSB(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通低通滤波器滤波器coswct=DSBoiBnNQ又又()()ttmtStScDSBmcos)(=Q()ttmtSSciDSB222cos)(=?解调器输入信噪比解调器输入信噪比解调器输入信噪比解调器输入信噪比()()boDSBoiiBntmBntmNS4222=?解调器输出信噪比调制信号带宽调制信号带宽调制信号带宽调制信号带宽boBn2)(212tm=88of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所()()ttmttSccSB2Dcos)(cos=经低通滤波器后，输出信号为经低通滤波器后，输出信号为经低通滤波器后，输出信号为经低通滤波器后，输出信号为SSDSBDSB(t(t)与相干载波与相干载波与相干载波与相干载波coscoscctt相乘后，得相乘后，得相乘后，得相乘后，得?解调器输出信噪比解调器输出信噪比解调器输出信噪比解调器输出信噪比)(21)(tmtmo=因此，因此，因此，因此，解调器输出端的信号功率为解调器输出端的信号功率为解调器输出端的信号功率为解调器输出端的信号功率为()22cos1)(ttmc+=)(41)(220tmtmSo=带通滤波器带通滤波器SDSB(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通滤波器低通滤波器coswct()()ttnttScicSBcoscosD+输出噪声ttmtmc2cos)(21)(21+=+=99of42of42通信原理通信原理通信原理通信原理communicationcommunication中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所中国矿业大学通信研究所解调解调解调解调DSBDSB时，接收机中的带通滤波器的中心时，接收机中的带通滤波器的中心时，接收机中的带通滤波器的中心时，接收机中的带通滤波器的中心频率频率频率频率00与调制载频与调制载频与调制载频与调制载频cc相