线性调制系统的性能分析

4.2节主要讨论了AM、DSB、SSB及VSB四种线性调制信号的产生与接收,那么这四种信号在系统传输中,它们的抗噪声性能如何,是本节讨论的核心。

各种线性调制信号通过信道传输到接收端,由于信道特性的不理想和信道中存在的各种噪声,在接收端接收到的信号不可避免地要受到信道噪声的影响。为了讨论问题简单起见,在分析系统性能时,认为信道中的噪声是加性噪声,即到达接收机输入端的波形是信道所传信号与信道噪声相加的形式。

在分析系统的抗噪声性能时,可以把信道用图4.3.1所示的模型来代表。图中BPF为带通滤波器,它允许信号通过,同时又对信号加以限制与损耗,这个滤波器也正好体现了信道的定义。既然认为BPF让所传信号顺利通过,那么,BPF的输出中的信号形式应该与已调信号的表达式一样。图中左边的加法器是考虑到信道噪声为加性噪声的形式,n(t)为信道噪声,一般把发射机和接收机中的内部噪声也归到信道噪声中去。分析中都认为n(t)是窄带高斯白噪声,数学表达式为

图4.3.1　信道的模型

噪声的均值为零,双边功率谱密度为n0/2,即

(www.xing528.com)

在接收机中一般都有高放、中放及各种高、中频滤波器等电路,这些部件和电路可以等效为理想的带通滤波器(BPF),自然也可以划归在图4.3.1中的BPF内。

本章在分析各种信号的抗噪声性能时,只研究加性噪声对通信系统的影响,不考虑系统中如正弦干扰等其他影响,并且认为通信系统中的调制器、解调器和各种放大器、滤波器都是理想的。

对于模拟通信系统,在衡量和评价其可靠性指标时,通常用信噪比或均方误差来衡量。一个通信系统质量的好坏,最终是要看接收机解调器输出端信号平均功率So和噪声平均功率No之比。显然,输出信噪比So/No越大越好。但是,输出信噪功率比So/No不仅和解调器输入端的输入信噪比Si/Ni有关,而且还和解调方式有关,同样的输入信噪比,通过不同的解调方式后具有不同的输出信噪比。因此为了比较各种调制系统的好坏,可用信噪比增益G(或叫调制制度增益)来表示,即输出信噪比与输入信噪比的比值。在分析模拟系统抗噪声性能时,主要就是为了计算输入信噪比、输出信噪比和信噪比增益,即

一般情况下,G越大,说明这种调制制度的抗干扰性能越好。

另外,还有一种评价各种调制系统抗噪声性能好坏的方法,是与基带系统作比较,这种方法比较直观。就是各种线性调制系统在解调器输入端的信号功率和基带系统输入端的信号功率大小相等时,解调器输出端的信噪比和基带系统输出端的信噪比进行比较。

下面按照相干接收法(同步解调)和非相干接收法的解调方式,分别对AM、DSB、SSB和VSB信号的抗噪声性能加以分析。