现代通信原理(03-3)

2019/8/171现代通信原理第三章幅度调制(3)2019/8/172•残留边带调制介于单边带和抑制载波双边带之间。调制时除保留一个边带以外，还保留另一边带的一比分。•残留边带信号可以通过滤波法实现，对于具有低频及直流的调制信号，其实现难度较单边带小。•残留边带信号可以保留部分载波，使接收机在载波恢复时较为简单。•残留边带信号传输时需要比单边带较多的带宽资源。§3.5残留边带调制(VestigialSidebandModulation，VSB)2019/8/173典型应用•电视发射机•闭路电视调制器•传真机2019/8/174图3-21残留边带调制的滤波法形成一.滤波法产生VSB信号2019/8/175图3-22残留部分下边带时的传递函数图3-23残留部分上边带时的传递函数2019/8/176图3-24残留边带调制的相干解调2019/8/177二.相移法产生VSB信号2019/8/178相移法产生残留边带信号2019/8/179三.相干解调单边带信号相干解调器2019/8/17102019/8/1711若要不产生失真，需在频带|ω|ωm内，HV(ω-ωc)+HV(ω+ωc)=常数2019/8/1712设此常数=2四.HI(ω)的特性2019/8/1713五.插入载波的包络检波常规调幅采用包络检波方式解调。双边带调制、单边带调制和残留边带调制均不能直接采用这种方法。但如果在接收端插入很强的载波后，仍可以用包络检波的方式。2019/8/1714推导如下：2019/8/1715瞬时幅度瞬时相位若载波幅度Ad很大包络检波后Sd(t)=SI(t)∝f(t)2019/8/1716§3.6线性调制系统的抗噪声性能一.分析模型1、噪声分为两种：加性干扰：外界造成的突发性脉冲干扰、内部有源器件造成的起伏干扰。乘性干扰：内部非线性器件产生的交调、互调。这里主要考虑对已调信号有持续影响的起伏干扰，据产生机理和实验测量表明，起伏干扰是各态历经的平稳高斯白噪声。2019/8/1717“各态历经”—统计平均值等于时间平均值。“平稳”--------概率密度函数与时间无关。“高斯”--------概率密度函数为高斯分布。“白”----------功率谱密度函数为均匀分布。以下是噪声分布模型：噪声只对接收系统产生影响，下面主要讨论接收系统的抗干扰性。2019/8/1718在接收机的设设计中，为了提高信噪比，通常在低噪声放大器（高放）后加一级窄带带通滤波器。其传递函数如下图。2019/8/1719由随机过程理论可知，平稳高斯白噪声通过窄带滤波后（带通滤波器带宽中心频率）后，可以表示如下：2019/8/1720信噪比增益2019/8/1721信噪比增益•通信系统中，一般用信噪比增益G来衡量不同调制方式下解调器的抗噪性能。•G越大，抗噪性能越好。2019/8/1722二.相干解调(单边带,抑制载波双边带)的抗噪声性能。2019/8/1723输入噪声功率2019/8/1724输入信号功率2019/8/1725输入信号/噪声比相同条件下2019/8/1726输出信噪比以DSB信号为例通过低通滤波后,2019/8/1727双边带解调的输出信噪比2019/8/1728单边带和普通调幅单边带解调输出信噪比是双边带的两倍2019/8/1729信噪比增益2019/8/1730单边带和双边带的性能比较•双边带调制相干解调的信噪比增益是单边带的两倍，并不意味着前者的抗噪性能优于后者。分析中，双边带已调信号功率是单边带的两倍。•可以认为两者的抗噪性能相同。（可靠性）•双边带信号所占的传输带宽是单边带的两倍。（有效性）2019/8/1731非相干解调（用于常规调幅）的抗噪声性能非相干解调器2019/8/1732输入信号SAM(t)=[A0+f(t)]cosct输入信号功率Si=E[S2AM(t)]=E{[A0+f(t)]2cos2ct}=（1/2）[A02+f(t)2]通信中，一般假设f(t)为各态历经的平稳随机信号，有E[f(t)]=0输入信号功率2019/8/1733输入噪声功率Ni=2n0W式中n0为平稳高斯白噪声的单边功率谱密度。W为调制信号的带宽。2019/8/1734输入信噪比2019/8/1735窄带滤波后信号可以表示为2019/8/1736分两种情况来讨论：大信噪比情况：接收条件好，信号功率远远大于噪声功率。小信噪比情况：接收条件差，信号很弱，幅度与噪声幅度可比。2019/8/17371.大信噪比情况：A0+f(t)ni(t)2019/8/1738对于以上信号，R(t)为包络，也就是通过检波输出器后的信号，在信噪比很大的情况下2019/8/1739输出信噪比及信噪比增益信噪比增益2019/8/1740信噪比的增益是一个小于1的数,所以包络检波常规调幅的抗噪性能劣于双相干解调的双边带调幅和单边带调幅。2019/8/17412.小信噪比情况:A0+f(t)ni(t)2019/8/1742门限效应•在大信噪比(噪声很小)的情况下，包络检波解调系统的信噪比增益是一个常数G。•当噪声功率逐步增加，Si/Ni下降到一定值时，信号完全淹没在噪声中，信噪比增益G急剧下降，通常把这种现象称为门限效应，把刚好出现门限效应时的输入信噪比称为门限值。•相干解调不存在门限效应。2019/8/1743信噪比增益G发生突变的曲线2019/8/1744§3.7频分多路复用及线性调制应用多路复用：把多个彼此不相关的信号合并为一个复合的群信号，可在一条信道上同时进行通信的方法。频分多路复用:(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)2019/8/1745频分多路复用的原理方框图如图6-2所示低通调制器带通输入CH1fc1低通调制器带通CH2fc2低通调制器带通CHnfcn┋信道带通解调器低通带通解调器低通带通解调器低通┋输出CH1CH2CHn发送端接收端图6-2频分多路复用原理方框图fc1fc2fc32019/8/1746FDM最典型的例子是在一条物理线路上传送多路话音信号的多路载波电话系统考虑到大容量载波电话在传输中合群、分群的方便，现已形成了一套标准的等级。表3-1多路载波电路分群等级分群等级容量（路数）带宽（KHz）基本频带（KHz）基群124860-108超群60=5×12240312-552主群300=5×601200812-2044超主群900=3×30036008516-1238812MHz系统2700=3×90010.8MHz60MHz系统10800=12×90043.2MHz多路载波电话2019/8/1747其中，基群、超群和基本主群的关系如图，在图中可以看出，各种等级群路信号的基本频带并不是在实际信道中传输的频带，在送入信道前还要进行频率搬移10521060130017961308154815562044180481260408360456504552312647268767896848892100104108基群主群超群f(KHZ)f(KHZ)f(KHZ)图6-3基群、超群和主群的关系示意图2019/8/1748广播电视•中波、短波、调频等广播系统的多个节目采用频分复用。•有线及无线电视系统（VHFH和UHF频段）的多个频道都采用频分复用。•广播电视每个节目的基带信号也采用频分复用。2019/8/1749黑白电视的频谱2019/8/1750彩色电视的频谱2019/8/1751立体声广播的频谱2019/8/1752立体声广播信号的产生2019/8/1753立体声广播信号的解调2019/8/1754自测题（1）传送单频信号时，常规双边带调幅信号的不失真传输条件是什么？•（2）线性调制相干解调时，若采用不同频率、不同相位的载波，有什么影响？•（3）采用什么办法，才能用包络检波对双边带抑制载波调制信号实现解调？•（4）什么叫门限效应？哪些模拟调制，在什么情况下会出现门限效应？2019/8/1755•（5）定性解释残留边带无失真解调时的互补特性。•（6）画出线性调制相移法的一般模型。•（7）立体声广播中采用了哪几种模拟调制？•（8）将单边带信号的滤波法与相移法形成作一比较。