国防科大通信原理

DSB
Ps 1 1 00% PDSB
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.2 双边带调幅DSB
(2) DSB的解调 sDSB (t )
t
M ( )
H
H
t
SDSB ()
t
c
0
c
DSB包络已不能直接反映原调制信号的波形， 因此DSB的解调过程必须利用载波的相位信息— —相干解调。
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
(2) AM已调信号频谱
co sct 1 2[(c)( c)]
m(t)M()
A02A0()
则 ： sAM(t) [A 0m (t)]cosct A 0cosctm (t)cosct
A 0 [ ( c ) ( c ) ] 1 2 [ M ( c ) M ( c ) ]
测量、建模 无线通信的发展也是随着对无线信道不断
认识、不断提出新的更能准确描述信道自然 特性的模型而迅速发展的
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常用的信道模型
① 瑞利(Rayleigh)分布衰落
当电磁波经过反射、折射、散射等丰富路径传 播至接收端时，接收信号包络服从Rayleigh分布。 假设r为接收信号包络，其概率密度函数为：
将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输 的已调信号（频带信号）；
实现信道的多路复用，提高信道利用率； 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力； 实现传输带宽与信噪比之间的互换。
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引言
调制的定义：
调制就是把信号转换成适合在信道中传输 的形式的过程。
广义调制分为基带调制和载波调制。载波 调制是用调制信号（原始信号）控制载波 的某个（或几个）参数的过程。
B
Receiver
reflection: object is large compared to wavelength scattering: object is small or its surface irregular
4
2.4 信道特性对信号传输的影响
对于这样的信道特性，能通过傅立叶变换 得到它们的信道响应吗？为什么？
CBlog2(1N S) (b/s)
令加性高斯噪声的单边功率谱密度为 n0，则
Nn0B CBlog2(1nS 0B) (b/s)
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2.6 信道容量
CBlog2(1nS 0B) (b/s)
保持S/n0一定，信道带宽B，C如何变化？
B li m C B li m B S n 0lo g2(1B S n 0) n S 01 .4 4n S 0 对于一定的信道容量C来说，信道带宽B和信噪比 S／N 可以互相转换。若增加信道带宽，可以换来 信噪比的降低。
狭义的调制就是指载波调制。
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引言
调制的分类
根据调制信号、载波类型、载波参数变
化的不同进行分类。
AM
连续波调制 脉冲调制
幅度调制
模拟连续波调制
（模拟调制）
数字连续波调制
（数字调制）
角度调制
模拟脉冲调制
数字脉冲调制
DSB-SC SSB VSB FM
PM
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第三章 模拟调制系统
3.1 线性调制（幅度调制）原理 3.2 线性调制系统的抗噪声性能 3.3 非线性调制（角度调制）原理 3.4 各种模拟调制系统比较 3.5 频分复用和模拟调制系统的应用
此时已调信号
sAM(t)[A0 m(t)]cosct
且当
m(t) max
A0时，
S
AM
( t )包络与m(t)完全相同。
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(1) AM调制原理 (Amplitude Modulation)
m(t)
sm (t )
A0 cosct
AM调制模型
落和平衰落三种。 ➢ 多径引起的衰落以频率选择性衰落为主。 ➢ 传输频偏可引起时间选择性衰落。 ➢ 平衰落出现在低速数据传输时。
3
2.4 信道特性对信号传输的影响
A: free space B: reflection C: diffraction C D: scattering
A
D
Transmitter
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拓展阅读和学习
理解SUI信道模型的几个参数 理解瑞利衰落信道、莱斯信道模型
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第三章 模拟调制系统
重点：
什么是调制？为什么要调制？ 调制/解调的基本原理和性能分析
➢ 实现调制解调的思想和数学模型 ➢ 评价指标及性能分析的思想和方法
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引言
为什么要对信号进行调制处理？ 什么是调制？
调制的目的：
② 敌方施放的恶意干扰 包括： 定频式干扰 瞄准式干扰 阻塞式干扰 扫频式干扰
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2.6 信道容量
① 信道容量：是指信道中信息能够无差错 传输的最大平均信息速率。
说明：本节重点讨论高斯白噪声连续信 道理论上的极限传输速率。
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2.6 信道容量
② 香农公式
对于带宽有限，平均功率有限的高斯白噪 声连续信道，设信道带宽为B (Hz)，信道输出 信号功率为S (W)，输出加性高斯噪声功率为 N (W)，则可以证明该信道的信道容量为
C A0 m(t)
(a) RC值过大
(b) RC值过小
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(3) AM调制的优点与不足
不足
功率利用率低
频率利用率低
抗噪声性能不佳
优点
简单易行，成本低廉
应用示例：中波无线电广播。
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.2 双边带调幅DSB
D AM信号 R
C A0 m (t )
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(2) AM解调原理
包络检波之后还需低通滤波和隔直流。
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(2) AM解调原理
包络检波参数
RC参 数 要 求 ： fHR 1 Cfc
D AM信号 R
r0
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常用的信道模型
③ SUI信道模型
美国斯坦福大学提出的信道统计模型，共有SUI1SUI6六套典型参数。其中SUI-1和SUI-2描述较为平坦 和轻微树木遮挡信道，SUI-3和SUI-4描述中等路损地 区，SUI-5和SUI-6描述山区和树木遮挡严重区域。
SUI-1信道模型参数
Tap
Delay （μ s ）
又称抑制载波双边带调幅 （DSB--SC：Suppressed Carrier） AM功率利用率很低。为提高功率利用率，必须 去除AM的载波，即得DSB。
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.2 双边带调幅DSB
(1) DSB的调制 ① 调制模型
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.2 双边带调幅DSB
sd
(t)
1 2
m(t)
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
前一节讨论了我们讨论了信道本身的特性，
本节讨论N (ｔ)。 通常将加性噪声N (ｔ)分为自然噪声和人为
干扰两类。 信道噪声和干扰降低了接收信号的信干比，
从而影响了接收机的正常工作，导致模拟通信产 生失真、数字通信产生误码。
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2.5 信道中的噪声和干扰
2.5.1 信道中的噪声
① 自然噪声包括自然界辐射的噪声和接收机 内部的热噪声。
p(r)
r
2
e
xp2r22
,
0r
0,
r0
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常用的信道模型
② 莱斯(Rician)分布衰落
如果电磁波除经反射、散射等路径传播以外 还存在直射路径，则接收信号包络服从Rician分 布。假设r为接收信号包络，则概率密度函数：
p(r) r2e xrp22 A 22I02A 2r, 0r,A0
0,
2.5.1 信道中的噪声
自然噪声的影响
大气噪声
太阳噪声
银河噪声
影响 频段
主要对超短波低 是一个宽带噪声， 频率较高，是超短
端的无线电通信 辐射强度随频率升 波波段干扰的重要
系统产生干扰， 高而增大，宽带通 来源，据测量，在
30～100MHz频段，信 系 统 比 窄 带 通 信 18~160 MHz波段内 干扰强度有限 系 统 受 太 阳 噪 声 影 的 干扰 电平和 频 率
通信原理
第3讲 信道和模拟调制系统
1
2.4 信道特性对信号传输的影响
2.4.2 信道引起的失真
③ 信号衰落 多径传播会引起信号衰落（快衰落），主要
由于信号叠加。信道自身特性的变化也会引起传 输信号的衰落，慢衰落。如短波天波信道。
2
2.4 信道特性对信号传输的影响
2.4.2 信道引起的失真
③ 信号衰落 衰落分为时间选择性衰落、频率选择性衰
(1) DSB的调制 ② 调制波形
t
M ()
H
H
sDSB (t )
t
( ) SDSB()
载波反相点 sDSB t
t
c
0
c
t
M ()
H
H
t
SDSB ()
t
c
0
c
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.2 双边带调幅DSB
(1) DSB的调制 ③ DSB调制效率
P D S B s D 2 S B (t) m 2 (t)c o s 2 c t 1 2 m 2 (t) P s
相干解调是采用锁相环等技术，在接收端恢 复与发送载波同频同相的本地载波用于解调。
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.2 双边带调幅DSB
(2) DSB的解调
sm (t)
s p (t ) LPF sd (t )
c (t ) cosct
sm (t)m (t)co c(ts)
s p (t) m (t)co c (t)s co c (t) s1 2 m (t) 1 2 m (t)c2 o c t) s(
1
S A M () A 0 [( c ) ( c ) ] 2 [ M ( c ) M ( c ) ]29
3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(1) AM调制原理
已调信号功率：
P A M sA 2 M (t) [A 0 m (t)]2c o s2 c t
A02 cos2ct m2(t)cos2ct 2A0m(t)cos2ct
若 调 制 信 号 ： m ( t) A m c o sm t, m 2 ( t) A 2 m 2
且 ： A m A 0 （ 1 0 0 % 调 制 ）
则 ：AM
Am2 2A02 Am2
1
3
31
3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(2) AM解调原理
当 m(t)max A0 ，一般 采用简单的包络检波。
响严重
的立方成正比
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（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
2.5 信道中的噪声和干扰
2.5.2 信道中的干扰
① 己方和民用设备造成的干扰
包括： 同频干扰 邻频干扰 互调干扰 杂散辐射干扰 谐波辐射干扰
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（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
2.5 信道中的噪声和干扰
2.5.2 信道中的干扰
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
m(t)
3.1.1 标准调幅AM t
(1) AM调制原理A0m(t)
AM已调信号频谱
分析
t 载波
特点：有载波，双 载频分量 t
边 带 ， 线 性 调 制sAM (t)
（相应的频率分量
成比例）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t
上边带
下边带
M ()
H
H
SAM () 载频分量
c
0
c
下边带 上边带
Average power （dB）
K-fact（dB） Doppler（Hz）
1
0
0
4
0.4
2 0.4
-15
0
0.3
3 0.9
-20
0
0.5
8
第二章 信 道
2.1 无线信道 2.2 有线信道 2.3 信道的数学模型 2.4 信道特性对信号传输的影响 2.5 信道中的噪声和干扰
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2.5 信道中的噪声和干扰
令 ： m ( t) 0 ， 即 假 设 调 制 信 号 无 直 流
而 cos2ct1 2(1cos2ct)1 2
PAMA 202m22(t)PcPs
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(1) AM调制原理
令 调 制 效 率 ：A MP P A s MA 0 2m 2m (t2 )(t)
② 热噪声是任何温度高于绝对零度的电子设 备所固有的。热噪声来自电阻性元器件中 电子的热运动。
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2.5 信道中的噪声和干扰
2.5.1 信道中的噪声
银河噪声 大气噪声 太阳噪声
自然噪声的影响
输入信号
天线
馈线
接收机
降雨噪声 天线噪声 地面噪声
热噪声
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（二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
2.5 信道中的噪声和干扰
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
目的： 使已调信号之 包络与调制信号一致。
调制信号
设载波：
c(t)cos(ct0)
调制信号：m(t)
载波信号
已调信号
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3.1 线性调制（幅度调制）原理
3.1.1 标准调幅AM
(1) AM调制原理(Amplitude Modulation)