复旦大学：《通信原理（A）》PPT教学课件_2018_04 第四章 连续波模拟调制

多级调制频谱示意图 P4.1.3 采用相移法实现SSB—单音基带信号c413 ■先看一个特例,考虑基带信号为一单音 m ()=Amcosomt ■与载波c(t)=coso进行相乘,得到DSB信号 s(@ o)M ) ■保留上边带有 (o+O) 2A cos@ t@ t-A sin at sin otc 通信原理 孩g手 通信原理 采用相移法实现SSB—单音基带信号c413 采用相移法实现SSB—单音基带信号c413 类似地,保留下边带,有 ) Arose coso Loose L t o+ sin tsin at 所以对于单音信号,其SSB调制信号的形式 +.LSB S()=24004(o2mo 丌 sia= cos]@mt-290°相移器,希尔伯特变换 通信原理 後g大手 通信原理

多级调制频谱示意图 通信原理 21 −c1 0 c1 −c1 0 c1 −c2 0 c 2 −c2 0 c2 CP 4.1.3 通信原理 22 ◼ 保留上边带有 采用相移法实现SSB——单音基带信号 ◼ 先看一个特例, 考虑基带信号为一单音 m (t)= Am cos mt ◼ 与载波 c (t)= cosc t 进行相乘, 得到DSB信号 2 2 DSB m c m m c m s (t ) = 1 A cos( +  )t + 1 A cos( −  )t 2 2 2 USB m c m m m c m m c s (t ) = 1 A cos( +  )t = 1 A cos t cos t − 1 A sin  t sin  t CP 4.1.3 ◼ 所以对于单音信号, 其SSB调制信号的形式 采用相移法实现SSB——单音基带信号 ◼ 类似地, 保留下边带, 有 1 2 2 2 m m c m m c sLSB (t)= Am cos(c − m )t = 1 A cos t cos t + 1 A sin  t sin t 2 2 SSB m m c m m c s (t )= 1 A cos t cos t  1 A sin  t sin  t m sin  t = cos t −    m 2    90°相移器, 希尔伯特变换 CP 4.1.3 采用相移法实现SSB——单音基带信号 2 m 1 Acos t c cos t − 2 sinc t Ac − 2 + :LSB − :USB + 2 m m c 1 A cos t cos t 2 m m c 1 A sin  t sin t CP 4.1.3 通信原理 23 通信原理 24

希尔伯特变换器 Hilbert transform P4.1.3 相移法SSB调制示意图 CP4.13 H(o=-jsgn(o) c(1) =le12m>0(m)-/sgn() x() sm(! +j=1e1xa<0 π2 v() sin apr m(sin 希尔伯特滤波器(90度移相器)是宽带移相全通网 络,每个正频率分量都移相-x/2 通信原理 通信原理 後大季 ssB的解调 P4.13 sSB特点 CP4.1.3 ■带宽与基带信号相同 SssB(0=-m(@t-m,(sino ■需要相干解调 SssB (cost=Im(cosotFm (sin@t coso! ■发送机与接收机均较复杂 口在调制滤波生成方法中,需要基带信号的低频 m(+[[m(cos 201T m(o)sin 2o tl 分量很小 口在用希尔伯特变换生产方法中,希尔伯特滤波 sssB(O 器的冲击响应无限长,只能近似实现 通信原理 後sk季 通信原理

通信原理 25 希尔伯特变换器 Hilbert transform =  H ()= − jsgn() − j = 1e −j 2  0  + j = 1e  0 j 2   t F  1  = − j sgn () H()  1 0 0  ( )  2 2 −  希尔伯特滤波器(90度移相器)是宽带移相全通网 络, 每个正频率分量都移相 − 2 . CP 4.1.3 通信原理 26 相移法SSB调制示意图 2 1 m (t) c cos t sinc t xI (t) xQ (t) − 2 Ac − 2 + :LSB − :USB + 2 c 1 m (t)cos t 2 h c 1 m (t )sin t CP 4.1.3 SSB的解调 1 1 2 2 sSSB (t) = m(t)cosc t  mh (t)sinc t SSB c c h c s 2  c  (t)cos t = 1 m (t)cos t  m (t)sin t cos t = 1 m(t)+ 1 m(t)cos 2 t  m (t)sin 2 t 4 4 c h c  sSSB (t) cosc t Low -pass filter m(t) CP 4.1.3 SSB特点 ◼ 带宽与基带信号相同 ◼ 需要相干解调 ◼ 发送机与接收机均较复杂 在调制滤波生成方法中, 需要基带信号的低频 分量很小; 在用希尔伯特变换生产方法中, 希尔伯特滤波 器的冲击响应无限长, 只能近似实现. CP 4.1.3 通信原理 27 通信原理 28

4.1.4vSB VSB原理 CP4.14 ■残留边带调制 vestigial sideband 口SSB中调制非常复杂 口可以看成是DSB与SSB的折衷 2丌B 口在付出不大的代价基础上,继承了DsB与SSB 的优点 Baseband DSB 口通常VSB的带宽比SSB大25% 口在传送电视信号中采用 ■视频信号中低频成分丰富 f-升+f 口与SSB中完全滤除另一半频带不同,VSB采用 逐渐滤除的方式 通信原理 通信原理 後大季鹾 VsB的调制 P4.14 VsB的解调 CP4.14 m(,父 SysB(O H(o) Sysa(O (o) coS O-r Sn()=[M(+2)+M(-)y(o) f(e(t)=2Ss2(a+o)+25s(a-o) M(o)=M(a)[H(o+o,)+H,(o-o.)]2(a) 通信原理 後sk季 通信原理 後s人手

通信原理 29 4.1.4 VSB ◼ 残留边带调制 vestigial sideband  SSB中调制非常复杂 可以看成是DSB与SSB的折衷 在付出不大的代价基础上, 继承了DSB与SSB 的优点 通常VSB的带宽比SSB大25% 在传送电视信号中采用 ◼ 视频信号中低频成分丰富 与SSB中完全滤除另一半频带不同,VSB采用 逐渐滤除的方式. 通信原理 30 VSB原理 −c 0  4B c M () −2B 0 2B  Baseband DSB −c 0  2B c fc − fv fc fc + fv 1 1 2 Hi() VSB −c 0 c  CP 4.1.4 VSB的调制 m(t) cosc t DSB VSB c c i S ( )= 1 M ( + ) + M ( −  ) H () 2   sVSB (t) Hi () −c 0  2B c CP 4.1.4 VSB的解调 VSB c VSB e(t)= 4s (t)cos t ( + c )+2SVSB ( −c ) M( )= M ( )Hi( +c )+Hi( −c )Ho () F (e (t )) =2S m(t) 4cosct Ho () sVSB (t) e (t) LPF CP 4.1.4 通信原理 31 通信原理 32

VSB的滤波器特点 P4.1.4 VSB的特点 CP4.14 B(0)m(a+0)+m(a-0)p2B8 ■是DSB与SSB的折衷 特别的,如果有 口带宽介于DSB与SSB之间 H(o+o)+H(o-O)=1 口复杂度介于DSB与SSB之间 在付出不大的代价基础上,继承了DSB与 则H()为低通滤波器,即 SSB的优点 Ho(ol ok 2TB ■在传送电视信号中采用 (+a)+H1(o-) 口视频信号中低频成分丰富 通信原理 通信原理 後大季 补充内容 4.A正交幅度调制 ■4A:正交幅度调制 正交调制: Quadrature amplitude modulatio B P Lathi and Zhi Ding, Modern Digital and Analog ■DSB-SC的带宽为基带信号带宽的两倍 Communication System, 4th Edition, OXFORD 口频谱在载波f的两侧共轭对称,带宽浪费 ■SSB通过对 DSB-SC进行滤波可以增加对带宽的 利用率 ■4B:带通信号的等效基带模型 ■SSB也可以理解成两路 DSB-SC信号, DR. E Ziemer and W. H. Tranter, Principles of 路基带信号为m(t),调制在cosO Communications: Systems, Modulation, and Noise Wiley, 5th Edition, 2002. - Chapter 2.9.3-2.9.5 口另一路基带信号为m(),调制在snot D J Proakis, Digital Communications, McGraw-Hill,4th Edition, 2001, -Chapter 4 (=Im(coso( I m(snot 通信原理 後g大手 通信原理

通信原理 33 VSB的滤波器特点 1 o i c i c H ( )=   2B H ( +  )+ H ( −  ) H i( +  c)+ H (i −  )c=1   2B 特别的, 如果有   2B 则 Ho () 为低通滤波器, 即 Ho ( )=1 −c 0 c  Hi (+ c ) + Hi (−c ) 4B CP 4.1.4 通信原理 34 VSB的特点 ◼ 是DSB与SSB的折衷 带宽介于DSB与SSB之间 复杂度介于DSB与SSB之间 ◼ 在付出不大的代价基础上,继承了DSB与 SSB的优点 ◼ 在传送电视信号中采用 视频信号中低频成分丰富 CP 4.1.4 补充内容 ◼ 4.A: 正交幅度调制  B. P. Lathi and Zhi Ding, Modern Digital and Analog Communication System, 4th Edition, OXFORD University Press. 2009. – Chapter 4.4.2. ◼ 4.B: 带通信号的等效基带模型  R. E. Ziemer and W. H. Tranter, Principles of Communications: Systems, Modulation, and Noise, Wiley, 5th Edition, 2002. – Chapter 2.9.3-2.9.5.  J. Proakis, Digital Communications, McGraw-Hill, 4th Edition, 2001, – Chapter 4. 4.A 正交幅度调制 正交调制: Quadrature amplitude modulation ◼ DSB-SC的带宽为基带信号带宽的两倍 频谱在载波 fc 的两侧共轭对称, 带宽浪费 ◼ SSB通过对DSB-SC进行滤波可以增加对带宽的 利用率 ◼ SSB也可以理解成两路DSB-SC信号, 一路基带信号为 另一路基带信号为 m h c (t), 调制在 sin t m(t), 调制在 cosc t 2 2 SSB c h c s (t)= 1 m(t)cos t  1 m (t)sin t 通信原理 35 通信原理 36

SSB的正交幅度调制解释 P.A 正交幅度调制的出发点 在cosO』t支路调制后信号的频谱 ■sioI支路的基带信号是coso支路基带信 号的希尔伯特,这种巧妙设计使得两个调制 A A 支路输出合并后的信号恰好为SSB信号」 若两路基带信号之间没有任何联系呢 ■在siot支路调制后信号的频谱 相干解调过程实际上完成了对 cost支路 基带信号的单独分离 并没有受到来自与 sinos支路的干扰,? 如果想要解调出smo支路的基带信号, 後大季鹾 正交幅度调制与解调 P 4A 正 交幅度调制的特点 x(=x(cos 2mf t 两个带宽为B的基带信号可以同时传输在以f为 中心的带宽为2B的频带上 (sin 2ft () 两路信号正交,在接收端可以完全分离 -sin 2/f2 H20) 正交幅度调制的信号包含两路正交的DSB-SC分 HV) 量,一路称 为同相分量(in t),另 路称为正交分量(qu quadrature com ) 正交幅度调制后输出的频谱在f两侧通常不具备 共轭对称性 後g大手 通信原理

通信原理 37 −c 0 c  SSB的正交幅度调制解释 ◼ 在 cos c t 支路调制后信号的频谱 CP 4.A −c 0 c  ◼ 在 sinc t 支路调制后信号的频谱 通信原理 38 正交幅度调制的出发点 ◼ sinc t支路的基带信号是 cosc t支路基带信 号的希尔伯特, 这种巧妙设计使得两个调制 支路输出合并后的信号恰好为 SSB 信号. 若两路基带信号之间没有任何联系呢？ ◼ 相干解调过程实际上完成了对 cos c t支路 基带信号的单独分离 并没有受到来自与 sinc t 支路的干扰, ? 如果想要解调出 sinc t 支路的基带信号, ? CP 4.A 正交幅度调制与解调 I c x (t ) = x (t )cos 2 f t − xQ (t )sin 2 fc t xQ (t) xI (t) cos 2fc t −sin 2fc t x (t) x (t) c 2 cos 2 ft −2sin 2 f t xI (t) HL ( xQ (t) f f ) W 2 2 − W 1 HL (f ) 0 HL (f ) CP 4.A 正交幅度调制的特点 ◼ 两个带宽为 B 的基带信号可以同时传输在以 fc 为 中心的带宽为 2B 的频带上. ◼ 两路信号正交, 在接收端可以完全分离 ◼ 正交幅度调制的信号包含两路正交的DSB-SC分 量, 一路称为同相分量(in-phase component), 另 一路称为正交分量(quadrature component). ◼ 正交幅度调制后输出的频谱在 fc 两侧通常不具备 共轭对称性. CP 4.A c 通信原理 39 通信原理 40