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1、第4章 信号失真的建模,4.1 当好的信号受到干扰 导致失真的方式 多径干扰 信道增益变化 其它用户干扰 宽带噪声 窄带干扰,4.1 当好的信号受到干扰,4.1.1 其它使用者 来源:邻近的FDM用户 解决办法:采用带通滤波器以滤除带外干扰,4.1 当好的信号受到干扰,4.1.2 宽带噪声 来源:背景噪声(热噪声-放大器本身的噪声) 解决办法:采用带通滤波器以滤除带外干扰,4.1 当好的信号受到干扰,4.1.3窄带带噪声 来源:其它附近共用同一频谱的系统,因信道非线性的低频信号的高次谐波 解决办法:带外窄带干扰采用带通滤波器,带内窄带采用陷带滤波器,4.1 当好的信号受到干扰,4.1 当好的信
2、号受到干扰,4.1.4多径干扰 来源:因反射带来不同长度的传播路径,导致频率选择性衰落。,4.1 当好的信号受到干扰,4.1.4多径干扰 解决办法: 均衡器(与信道作用时域或频域成逆关系)。,均衡器前:,4.1 当好的信号受到干扰,均衡器后:,4.1 当好的信号受到干扰,4.1.5衰落 来源:发射机与接射机的移动性,或干扰。 解决办法:平坦衰落则采用AGC,频率选择性衰落,则采用自适应均衡器。,4.2 线性滤波器,线性系统的描述方式 冲激响应 频率响应 线性差分或微分方程,4.3函数,函数是单位能量强度的信号“短时间”(相比于系统的响应时间)作用于系统的高度抽象信号。 函数的性质: 单位能量
3、(t)=0 当t 筛选性质 频谱 F(t)=1 对偶: F-1(f)=1,4.4线性系统的时域卷积,时域卷积:,卷积的频域表示:,时域相乘的频域表示:,频域响应(系统的传递函数):,4.4线性系统的时域卷积,系统的冲激响应:,4.6改善信噪比,示例:improvesnr.m 信号:窄带信号,3和4KHz 采样频率:20KHz 噪声:白噪声 带通滤波器:3k-4kHz 演示:,第5章 模拟调制和解调,现考虑模拟上变频和下变频部分,5.1大载波的振幅调制,模拟信号:w(t),调制后的输出信号:,5.1大载波的振幅调制,输出信号的频谱:,5.1大载波的振幅调制,解调:采用包络检波器 示例:Amlar
4、ge.m,5.1大载波的振幅调制,优点:接收端无需载波的相位及频率同步 缺点:给信号加入载波,增加了传输功率,却没有增加发射信号数量;对抗干扰不利,5.2抑制载波的振幅调制,模拟信号:w(t),调制后的输出信号:,5.2抑制载波的振幅调制,输出信号的频谱:,5.2抑制载波的振幅调制,解调:需频率同步,相位同步,需LPF,优点:无需浪费载波频率处的额外功率 缺点:接收机需要准确的载波相位、频率同步,5.2抑制载波的振幅调制,接收机的载波不同步时:相位不同步,频率不同步,5.2抑制载波的振幅调制,接收机的载波不同步时:当只有相位不同步,5.2抑制载波的振幅调制,接收机的载波不同步时:当只有频率不同
5、步,5.2抑制载波的振幅调制,接收机的载波不同步时:当只有频率不同步,5.1抑制载波的振幅调制,解调:示例:Am.m,习题:,P62: 5-9;5-10题,提交电子文档。zhongjun55 邮件题目:姓名第5章习题。 如:王东第5章习题,5.3正交调制,振幅调制中调制后的信号频谱是基带信号频谱的2倍,5.3正交调制,正交调制的目标:消除振幅调制的频带冗余,模拟信号:m1(t), m2(t),调制后的输出信号:,5.3正交调制,正交调制结构框图,5.3正交调制,正交调制接收机的输出:,习题:,P62: 5-9;5-10, P64: 5-11(a) 提交电子文档。zhongjun55 邮件题目:
6、姓名第5章习题。 如:王东第5章习题,6带自动增益控制的采样,6带自动增益控制的采样,6.1采样和混叠失真,采样器的时域表征:,6.1采样和混叠失真,采样器的频域表征:,幅度增益为fs,W(f)的周期延拓,延拓周期为fs,当fs大于W(f)最高频率的2倍:,6.1采样和混叠失真,当fs小于W(f)最高频率的2倍:,6.1采样和混叠失真,奈奎斯特采样定理:如果信虚号w(t)的带宽限制在B内,若采样速率大于2B, 那么w(t)就能从采样ws(t)中精确再现。,6.2通过采样降频,解调的方案: 采用混频,将已调制的信号与正弦波混频(仅保留差频成份。 通过采样来降频,,时域观点:,频域观点:,6.2通
7、过采样降频,奈奎斯特次采样示例:fs=1/2fc,6.4插值和重建,目标:重采样信号(离散信号)来重建原如信号(模拟信号) 证明:? 示例:sininterp.m,6.5迭代和优化,三个步骤: 1)设定一个目标-选择一个“性能”或“目标”函数。 2)选择一个实现目标的方法-最大化或最小化这个目标函数。 3)检验以确定这个方法能否达到预期效果,6.6最优化举例,目标:求下列多项式的最小值 J(x)=x2-4x+4,方法一:采用求导的方法求驻点 方法二:采用最陡下降法迭代,示例:polyconverge.m,6.7自动增益控制,目标:放大弱信号,削弱强信号来使信号尽可能地保持在接收机的正常工作范围
8、。,(a) 削弱强信号 (b)放大弱信号,6.7自动增益控制,原理框图:调节增益a,使输出功率大致保持恒定(d2),6.7自动增益控制,增益a 的确定:,不足之处:对后端接收机中DSP模块,r(t)不能直接得到。因此无法求出a。,6.7自动增益控制,采用迭代优化的方法: 1) 性能函数选取为采样信号sk的平均功率与期望的理想功率之差最小化。即:,2)实现目标的方法,6.7自动增益控制,6.7自动增益控制,另一迭代优化的方法:,主要思想: sk的平均能量超过d2,ak+1就减少。 sk的平均能量小于d2,ak+1就增大。 示例:agcgrad.m,习题:,P85: 6-17, 提交电子文档。zh
9、ongjun55 邮件题目:姓名第6章习题。 如:王东第6章习题,6.8用自动增益控制对抗衰落,示例:agcvsfading.m,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,上述框图中用到线性滤波器的地方: 1.下变频中的低通滤波器 2.脉冲匹配滤波器 3.均衡器 4.帧同步中的相关器,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,输入:,系统的单位冲激响应:hk,系统的输出:,7.1 离散时间和离散频率,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,输入:,其离散傅立叶变换:,其离散傅立叶反变换:,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,性质: 1)对称性。当wk为实数时 W*n=WN-n 2)p
10、assevel 定理 3)线性系统的频率响应Hn是脉冲响应hk的DFT 4) 离散时间的时延特性 wk-l-Wne-j(2/N)l 5) 调制特性 6) 离散正弦波的频谱特性 7)离散卷积性质 8)离散时间相乘性质 9)离散时间系统的传递函数,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,b 所设计的滤波器的冲激响应 fl:所设计滤波器的冲激响应的项数 fbe:反映频带边缘取值的向量 damps:反映频带向量在每个频带边缘处的幅度值,第7章 数字滤波和离散傅立叶变换,b = remez(fl,fbe,damps),b 所设计的滤波器的冲激响应 fl:所设计滤波器的冲激响应
11、的项数 fbe:反映频带边缘取值的向量 damps:反映频带向量在每个频带边缘处的幅度值,第8章 从比特到符号再到信号,自学章节,第9章 困难的发生,满足:信道理想,载波同步,符号同步,帧同步。,第9章 困难的发生,第9章 困难的发生,发送的文本: 01234 I wish I were an Oscar Meyer wiener 56789 编码:文本-ASCII码-4PAM mi 符号周期:T=1 脉冲成形函数:T宽的汉明窗 载波频率:fc=20Hz 载波相位:0,发射机:,第9章 困难的发生,采样周期:Ts (= T/M) 过采样率:M=100 接收信号的采样:,接收机:,第9章 困难的
12、发生,混频频率: fc = 20 混频相位: 0 混频后的低通滤波器: remez(fl,fbe,damps) fl = 50; fbe = 0 0.5 0.6 1 ; damps=1 1 0 0 脉冲匹配滤波器: T宽的汉明窗 降采样的时刻:125+kM 降采样的初始时间:0.5*fl(低通滤波器长度的1/2)+0.5M(相关匹配滤波器长度的1/2 )+0.5M(信号周期的1/2 )=125,接收机:,第9章 困难的发生,量化器: 1,3 解码:4PAM-8比特-ASCII文本 程序示例:idsys.m (p114-p115),接收机:,第9章 困难的发生,发射机基带信号时频图:,第9章 困
13、难的发生,发射机射频信号时频图:,第9章 困难的发生,接收机经混频输出的时频图:,第9章 困难的发生,接收机混频器后端的低通滤波器的频率响应:,第9章 困难的发生,接收机经低通滤波器后的输出信号的时频图:,第9章 困难的发生,经匹配滤波器输出信号的的部分波形图:,最佳采样时间:0.5*fl(低通滤波器长度的1/2)+0.5M(相关匹配滤波器长度的1/2 )+0.5M(信号周期的1/2 )=125,第9章 困难的发生,经匹配滤波器输出信号的的部分波形图:,最佳采样时间:0.5*fl(低通滤波器长度的1/2)+0.5M(相关匹配滤波器长度的1/2 )+0.5M(信号周期的1/2 )=125,第9章
14、 困难的发生,眼图:,第9章 困难的发生,软判决后的星座图:,第9章 困难的发生,9.3平坦衰落 假设发送信号的前20%的信道增益为1,信号后80%的信道增益为0.5,第9章 困难的发生,无补偿平坦衰落时经软判决输出的星座图,第9章 困难的发生,通过AGC补偿平坦衰落时经软判决输出的星座图,第9章 困难的发生,9.4其它损伤(不同的信道条件) impsys.m(p122),第9章 困难的发生,加性信道噪声时的接收信号眼图,第9章 困难的发生,加性信道噪声时经匹配滤波器输出信号眼图,第9章 困难的发生,轻微多径干扰时的星座图,第9章 困难的发生,有严重多径干扰时的星座图,第9章 困难的发生,载波相位补偿,第9章 困难的发生,载波频率偏移0.01%的软判决输出星座图,第9章 困难的发生,减采样时间补偿,第9章 困难的发生,减采样周期补偿,