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通信原理5 调制传输系统的抗噪声性能
噪声
若白噪声的双边功率谱密度为n0/2,
设带通滤波器传输特性是增益为1, 带宽为 B的理想矩形函数 P f
n0/2
B
0 -0 解调器输入噪声平均功率: f
f0
f
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。 解调器输入噪声可表示为:
n(t ) A(t ) cos( c t (t )) nc (t ) cos( c t ) ns (t ) sin( c t )
输出信噪比
故输出噪声功率为
1 2 1 2 N o n ( t ) nc ( t ) ni ( t ) 4 4
2 0
可得解调器的输出信噪比为
1 2 m (t ) So 4 m 2 (t ) m 2 (t ) 1 No no BDSB 2no Bb Ni 4
Si m 2 t m 2 t 又, N i 2no BDSB 4no Bb
分析模型
n(t) sm(t) 带通 滤波器 sm(t) ni (t) mo(t) no(t)
+
解调器
解调器抗噪声性能分析模型
对于不同的调制系统,有不同形式的信号 sm(t), 但解调器输入端的噪声 ni(t) 形式是相同的, 它是平稳高斯白噪声经过带通滤波器而得到的。
当带通滤波器带宽远小于其中心频率 ω0 时, ni(t)即为平稳高斯窄带噪声。
mo ( t )
因此, 解调器输出端的信号功率为
2 0
1 m(t ) 2
1 2 So m ( t ) m ( t ) 4
输出噪声
n(t )
SDSB(t)
+
带通 滤波器
sm (t ) n i (t ) cos w ct
低通 滤波器
mo (t ) no (t )
解调 DSB 时,接收机中的带通滤波器的中心频 率 ω0与调制载频 ωc相同,因此解调器输入端的噪声 ni(t)可表示为 ni(t)=nc(t)cosωct-ns(t) sinωct 它与相干载波cosωct相乘后,得
幅度调制相干解调
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。
n(t) sm(t) 带通 滤波器 sm(t) ni (t) cos wct
解调器
低通 滤波器 mo (t) no (t)
+
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。
又 N i no BDSB 2no Bb
Si m 2 t m 2 t N i 2no BDSB 4no Bb
解调器输出信噪比
调制信号带
n(t )
SDSB t cos c t ni t cos c t
带通 滤波器 sm(t ) ni (t ) cos w ct 低通 滤波器 mo (t ) no (t )
SDSB(t)
+
解调器输出信噪比
S DSB t cosc t m(t ) cos2 c t m( t )
SDSB(t)与相干载波cosωct相乘后,得
1 cos 2 c t
2
1 1 m( t ) m( t ) cos2 c t 2 2
经低通滤波器后,输出信号为
解 调 器 输 出 信 噪 比 S0 N 0 G 解 调 器 输 入 信 噪 比 Si N i
显然, G 越大,表明解调器的抗噪声性能越 好。 下面我们在给出已调信号 sm(t)和单边噪声功 率谱密度 n0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 抗噪声性能作出评述。
DSB调制系统的性能
1. DSB调制传输系统的性能
n(t )
解调器
带通 滤波器 sm(t ) ni (t ) cos w ct 低通 滤波器 mo (t ) no (t )
SDSB(t)
+
解调器输入信噪比
Sm t S DSB t m(t ) cosc t
2 2 Si S 2 t m ( t ) cos c t DSB 1 2 m (t ) 2
ni t cos c t nc ( t ) cos2 c t ns ( t ) sin c t cos c 1 1 nc ( t ) [nC ( t ) cos 2 c t ns ( t ) sin2 c t ] 2 2
经低通滤波器后, 输出噪声为
1 no ( t ) nc ( t ) 2
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 有关,也与解调方式有关。 在已调信号平均功率相同, 而且信道噪声功 率谱密度也相同的情况下, 输出信噪比反映了系 统的抗噪声性能。
G
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
调制制度增益为
调制制度增益为
G DSB
S0 / N 0 2 Si / N i
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ns(t)被消除的缘故。
2. SSB调制系统的性能
信噪比
n0 N i 2 B n0 B 2
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
2 s0 (t ) 解调器输出信号的平功 均 率 m0 2 N0 解 调 器 输 出 噪 声 的 平功 均 率 n0 噪声性能
5.1.1分析模型
本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白噪 声时, 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响, 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能的模型 如图 5-1 所示。图中, sm(t)为已调信号, n(t) 为传 输过程中叠加的高斯白噪声。