通信系统建模-第4章_byLYHppt课件.ppt

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1、通信系统建模与仿真第二部分基本概念与方法第4章带通信号和带通系统的低通仿真模型带通信号的等效低通模型带通信号的等效低通表示A(t)为带通信号的复包络(t)为带通信号的相位偏移A(t)和(t)都是低通信号，xd(t)和xq(t)也是低通信号可以按照低通采样定理对xd(t)和xq(t)进行采样，如果带通信号的带宽为B，xd(t)和xq(t)的最高频率为B/2如果已知xd(t)、xq(t)和载波频率fc，带通信号可以根据xd(t)和xq(t)的样本函数无差错的恢复带通信号的复包络复包络的频谱带通信号的复包络为低通信号在通信系统的仿真中，将带通信号和

2、系统用等效低通来表示可以大大提高效率。4.1.1带通信号的复包络带通信号x(t)的复包络为：带通信号的中心频率f0可任意选择例4-1：带通信号的等效低通表示例4-1（续）例4-2FM信号的等效低通表示FM调制模型图4-1(a)连续时间带通模型FM调制模型图4-1(b)连续时间低通模型FM调制模型图4-1(c)离散时间低通模型数字调制器的仿真模型dk和qk分别为第k个符号的同相和正交分量第k个符号本身可以看作一个复数sk=dk+jqk每个符号携带b比特的信息，即M=2b数字调制器的仿真模型p(t)为脉冲成形滤波器的冲激响应当kTt(k+1)T时，第

3、k个符号的同相和正交信号分别为xdk(t)和xqk(t)第k个符号发射机的输出为xck(t)相应的离散时间信号为：星座图与仿真中的散点图数字通信领域中，经常将数字信号在复平面上表示，以直观的表示信号以及信号之间的幅度和相位关系。这种图示就是星座图。散点图用在仿真中，是xq(t)相对于xd(t)的平面图，即横坐标为xd(t)，纵坐标为xq(t)。对于二维调制，散点图与信号的星座图是紧密相关的。例4-3QPSK调制图4-2例4-3QPSK调制（续）QPSK符号的星座图如右图所示：二进制符号到QPSK符号的映射为格雷码映射，即信号空间中相邻近的码只有一个二

4、进制符号不同QPSK散点图仿真结果脉冲成形滤波器的成形函数为矩形脉冲脉冲成形滤波器的成形函数为六阶巴特沃思滤波器仿真输入参数注意：脉冲成形滤波器的带宽等于符号速率，并且对fs/2进行了归一化。k是采样频率与符号速率之比是滤波器带宽与符号速率之比例4-416QAM调制4.1.2带通信号低通复包络的频谱实带通信号的频谱实带通信号复包络的频谱4.1.3同相和正交分量的频谱它们的带宽是对应的实带通信号带宽的一半，为B/2，每秒至少需要B个采样点如果实带通信号的频谱关于f0共轭对称，复包络为实数，即正交分量为零，可以节省一半的采样点4.1.4能量与功率信

5、号的复包络功率是对应的实带通信号的功率的两倍因为所以带通信号，均值为零带通信号，均值为零所以令则即：信号的复包络功率是对应的实带通信号的功率的两倍4.1.5随机带通信号的正交模型（4-62）假定已知n(t)的功率谱密度，我们关心的是如何确定nd(t)，nq(t)及其复包络的功率谱密度4.1.6信噪比例4-6SNR转换图4-9(a)和(b)图4-9(c)、(d)和(e)4.2线性带通系统考虑带宽受限信号x(t)通过带通系统的传输，带通系统的输出为式4-101将输入信号x(t)、输出信号y(t)和带通滤波器h(t)分别用各自相应的等效低通信号表示，则有以

6、下关系式成立式4-104其中倍数2保持了滤波器的带通增益不变理想带通滤波器的传递函数H(f)=H+(f)+H-(f)低通复包络带通信号通过带通系统时，在时域可使用两种方法计算线性时不变系统的输出y(t)输出信号y(t)的等效低通信号可以表示为因此，有推导线性带通系统同相分量和正交分量的运算模型例4-7：确定带通移相器的hd(t)和hq(t)由这些分析，可得根据带通滤波器的传递函数H(f)推导hd(t)和hq(t)傅立叶变换对hd(t)和hq(t)都是时间的实函数例4.8如果H(f)关于f0共轭对称，复包络的正交分量为零，此时f0=(fu+fl)/2因

7、为所以在进行基带系统的等效低通仿真时，经常通过选择f0,使得成立。此时，系统地计算复杂度降低一倍。常见的情况是带通滤波器的传递函数关于f=f0共轭对称。多数窄带系统滤波器的设计满足上述条件4.3多载波信号考虑M个信号的频分复用（FDM），此时定义带通信号的中心频率f0可任意选择所以，y(t)的复包络为：4.4非线性系统和时变系统非线性系统非线性系统没有定义传递函数可以测量非线性系统的冲激响应，但是不能通过卷积把系统的输入和输出关联起来非线性系统仿真模型的建立通常建立在对物理系统测量的基础上，而且不能推广时变系统可以使用卷积在时域上将线性时变系统的输入

8、和输出联系起来，用传递函数在频域上将输入和输出联系起来。线性时变系统的低通等效例4-11双径移动信道模型本章