通信系统性能分析

❖ 输入信噪比
(Si / Ni ) AM [ A02 f 2 (t)] / 2n0Wm (Si / Ni )DSB f 2 (t) / 2n0Wm
(Si / Ni )SSB,VSB 2 f 2 (t) / n0Wm
第 7 章 通信系统的噪声性能
❖ 在 f 2(t) ,Wm和 n0 / 2 相同的情况下，SSB和VSB输入信噪比为双边带时的4倍。 ❖ 由式(3.88)，相干解调器的输出噪声功率谱
❖ 如果消息信号功率 f 2 (t) 相同，带宽Wm相同，系统噪声 n0 / 2 也相同，上 三式表明，AM和DSB性能相同， SSB和VSB的输出信噪比是DSB的2倍。 实际上各种调制方式已调波功率是不相同的，合理的比较方法应该是在输 入 代入信输号出功信率噪Si相比同（的式情(7.况21下)～进(7行.2。3)）为此将输入信号功率（式(7.5)～(7.8)）
❖ 数字传输系统，噪声的影响会使收端输出信号产生误码，噪声性能可用 误码率来衡量。本章将对各类数字传输系统的误码率进行分析和比较。
第 7 章 通信系统性能分析
❖ 7．1 模拟幅度调制系统的性能 ❖ 解调方式:相干解调和非相干解调。 ❖ 1. 相干解调 ❖ 解调器前的通道可用一个等效带通滤波器代替，其带宽要保证已调信号
能够无失真地通过，并能滤除接收信号带外噪声。 ❖ AM和DSB，带宽为2Wm;SSB,VSB,带宽为Wm，Wm消息信号的最高频率限制。 ❖ 加法器代表加性干扰的作用，假定本地载波与接收的信号完全同步。
第 7 章 通信系统的噪声性能
❖ 各种调幅信号
AM (t) [A0 f (t)]cos(0t 0 )
DSB(t) f (t)cos(0t 0)
ˆ SSB(t) f (t) cos(0t 0 ) f (t) sin(0t 0 )
VSB(t) SSB(t)
❖ 输入信号平均功率
❖ AM : ❖ DSB:
Si [ A02 f 2 (t)] / 2 Si f 2 (t) / 2
❖ SSB :
Si f 2 (t)
第 7 章 通信系统的噪声性能
❖ 前面讨论各种传输方式时，没有考虑噪声的影响，实际上噪声是存在的。 分析噪声对接收性能的影响，比较不同传输方式通信系统的噪声性能， 是通信系统的一项重要内容。假定噪声为高斯白噪声。
❖ 模拟传输系统，噪声性能用系统输出信噪比来衡量，它是表示在加性干 扰影响下系统可靠性(抗干扰性)的指标。本章分析各种模拟调制系统输 出信噪比与相应传输带宽的定量关系，已调信号占据较大带宽，一般会 表现出较强的抗干扰能力。
信号通过相干解调器后S/N不变。DSB信号通过相干解调器后输出S/N是输
入S/N的2倍，即S/N 增加了1倍。
❖ 应指出：S/N增益只适用于同类调制系统内作为衡量不同解调器对输入 S/N的影响，而不能作为不同调制系统噪声性能的比较。表面来看，DSB 的S/N增益为SSB的2倍，会使人们认为DSB优于SSB，这是不正确的。SSB 信号的带宽为DSB的一半，所以DSB的Ni是SSB时的2倍。尽管DSB的S/N增 加了1倍，但在解调中S/N的增加被2倍的输入噪声所抵消。对给定的输入 信号功率，实际上DSB和SSB输出S/N是相同的。
第 7 章 通信系统的噪声性能
❖ VSB： Si f 2 (t) ❖ 解调输出
1 ud (t) 2 f (t)
❖ 输出信号功率
S 0 f 2 (t) / 4
❖ 信道噪声功率谱为n0 / 2 。
第 7 章 通信系统的噪声性能
❖ 输入噪声功率
Ni
1
2
Sni ()d
n0Wm
Ni
n0Wm
2
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(AM, DSB) (SSB,VSB)
第 7 章 通信系统的噪声性能
(
S0 N0
)
AM
f 2 (t) ( 2Si ) A02 f 2 (t) n0Wm
(
S0 N0
) DS B, S S B,VS B
2Si
n0Wm
❖ 在输入信号功率相同，Wm和 n0也都相同时，除AM外，其它系统的噪声性 能是相同的。这是由于AM中不携带消息的载波功率占了总功率的50%以上 造成的。
Snd () [Sni( 0 ) Sni( 0 ) / 4 Wm
❖ 输出噪声功率 ❖ AM和DSB: ❖ SSB和VSB:
N0
1 2
Snd ( )d n0Wm / 4
N0 n0Wm / 8
❖ 将输入噪声功率（ (7.11)和(7.12)）分别代入上两式
N0 Ni / 4
❖ 由输出噪声功率（式(7.10)和(7.19)）得输出信噪比
第 7 章 通信系统的噪声性能
❖ 2 . AM系统非相干解调 ❖ 输入信号
i (t) [A0 f (t)]cos(0t 0) ❖ 输入信号功率
Si [ A02 f 2 (t)] / 2
❖ 输入噪声功率
Ni n0Wm /
❖ 输入信噪比
(Si / Ni ) AM [ A02 f 2 (t)] / 2n0Wm
❖ 为了衡量解调器对输入信噪比的影响，常采用信噪比增益的概念。定义 为
G S0 / N0 Si / Ni
❖ 各种调幅系统的信噪比增益
第 7 章 通信系统的噪声性能
2 f 2 (t)
,
(AM)
G
S0 / N0 Si / Ni
A02 2,
1,
f
2 (t)
(DSB) (SSB,VSB)
❖ 通常A0大于f(t)，所以，AM信号通过相干解调器后S/N被恶化；SSB和VSB
❖ 先求 i (t) ni (t) 的合成包络 ❖ 窄带高斯白噪声
第 7 章 通信系统的噪声性能
ni (t) nc (t) cos0t ns (t) sin 0t
❖ 假定 0 0 i (t) ni (t) [A0 f (t) nc (t)]cos0t ns (t) sin 0t
第 7 章 通信系统的噪声性能
S0 / N0 f 2 (t) / Ni
❖ 将输入噪声功率（式(7.11)和(7.12)代入上式
(S0 / N0 ) AM f 2 (t) / n0Wm
(S0 / N0 )DSB f 2 (t) / n0Wm (S0 / N0 )SSB,VSB 2 f 2 (t) / n0Wm