(优选)模拟调制系统模拟线性调制
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第三章模拟调制系统-1DSB_SSB
载波幅度， 载波幅度，已调 信号的组成部分
则已调信号的频谱为： 则已调信号的频谱为：
1 SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
12 教师:黄晗
1. 形状相同，位置搬移； 形状相同，位置搬移；
已调信号的频谱图： 已调信号的频谱图：
数字调制： 数字调制：ASK、FSK、PSK 、 、
3 教师:黄晗
调制的目的
提高无线通信时的天线辐射效率。 提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率： 传输频率：3kHz，天线高度：25km ，天线高度： 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm 传输频率： 天线高度： 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处， 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力， 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力， 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 教师:黄晗
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
携带有用信息的信号，未调制） 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） 基带信号经过某种调制） 频带信号 （基带信号经过某种调制）
传输方式
基带传输 调制（频带） 调制（频带）传输
模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 线性调制： 、 、 、 非线性调制： 非线性调制：PM、FM调制 、 调制
β AM = f (t ) max / A0
11 教师:黄晗
当载波初相为0时 已调信号为： 当载波初相为 时，已调信号为： sAM (t ) = [ A0 + f (t ) ] cosω ct 频 域 = A0 cosω ct + f (t )cosω ct 特 性 分 析 若有： 若有：
则已调信号的频谱为： 则已调信号的频谱为：
1 SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
12 教师:黄晗
1. 形状相同，位置搬移； 形状相同，位置搬移；
已调信号的频谱图： 已调信号的频谱图：
数字调制： 数字调制：ASK、FSK、PSK 、 、
3 教师:黄晗
调制的目的
提高无线通信时的天线辐射效率。 提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率： 传输频率：3kHz，天线高度：25km ，天线高度： 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm 传输频率： 天线高度： 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处， 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力， 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力， 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 教师:黄晗
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
携带有用信息的信号，未调制） 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） 基带信号经过某种调制） 频带信号 （基带信号经过某种调制）
传输方式
基带传输 调制（频带） 调制（频带）传输
模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 线性调制： 、 、 、 非线性调制： 非线性调制：PM、FM调制 、 调制
β AM = f (t ) max / A0
11 教师:黄晗
当载波初相为0时 已调信号为： 当载波初相为 时，已调信号为： sAM (t ) = [ A0 + f (t ) ] cosω ct 频 域 = A0 cosω ct + f (t )cosω ct 特 性 分 析 若有： 若有：
第五章 模拟调制系统总结
原因：
a.信道噪声（n0）相同，但进入解调器的噪声不一样。 b.SSB 带宽窄，对噪声的滤除能力强，NiSSB = n0 Bs , 只为 DSB 时的一半。 c. DSB 由于 G = 2 ，在解调时抑制了一半噪声。
SSB 有效性好，应尽量选用 SSB 方式。
三、AM 系统
大信噪比时： G = 2m2 (t ) A2 + m2 (t )
节 2 线性调制基本原理
一、基本原理方框
调制：
sm
(t
)
=
m(t )cos ω 0t
⇔
Sm
(ω
)
=
1 2
[M
(ω
+
ω0
)+
M
(ω
−
ω0
)]
已调信号的谱是以ω= 0 为轴的基带谱 M (ω) 搬移到以ω0 为中心的某个频域上构
成，谱结构不变，为线性搬移，称为线性调制。
sm
(t )cos ω 0t
=
m(t )cos 2
调制：
sDSB (t )
=
m(t )cos ω 0t
⇔
SDSB (ω )
=
1 2
[M
(ω
−ω0
)+
M
(ω
+ω0
)]
解调方式：相干解调
已调信号带宽与调幅时一致: BDSB = 2 BS 3、单边带信号（SSB）
调制：
相干解调
SSSB（t）只含有一个边带，其带宽与调制信号带宽一致，有利于 扩展容量，提高系
ω0t
=
1 2
m(t
)[1+
cos
2ω 0t ]
相干解调：
通信原理2-模拟调制系统
载频分量
载频分量
上边带
下边带
上边带
调幅信号的平均功率为：
2 P s AM AM (t )
功 率 特 性 分 析
A0 f (t ) cos 2c t
2
A0 cos 2c t f 2 (t )cos 2c t 2 A0 f (t ) cos 2ct
2
因为
f (t ) 0
变化 – 角度调制（非线性调制）：(t)或d (t) /dt 随f(t)成比例变化，分别称相位调制和频率 调制
第二章
本章讨论内容
模拟线性调制
– 各种调制信号（AM、DSB、SSB、
VSB)的时域和频域表达式
– 调制和解调的原理及方法
– 系统的抗噪声性能
– 各种调制的性能比较
一、常规调幅（AM）
– A0 |f(t)|max时，SAM(t)的最
小振幅总大于0，保证调幅波
的包络与调制信号变化规律 一致
– A0 |f(t)|max时，会出现过
调幅现象，若用包络检波进 行解调，其结果就会失真
一、常规调幅
调幅系数或调制度
AM=
= f(t)max - f(t)min f(t)max + f(t)min |f(t)|max A0
例2-3 用单边带方式传输模拟电话信号。设载频为
15MHz，电话信号的频带为300 Hz∼3400 Hz，滤波器归 一化值为10-3。试设计滤波器的方案。
B 600 5 4 10 解：单级方案时，过渡带归一化值为 f c 15106 归一化值太高，实际无法实现，所以，采用二级滤波 方案。 2 1 10 取第二级滤波器的归一化值为 。2
线性调制
第3章模拟线性调制系统 3.1 概述3.1.1 调制的目的.频谱搬移 － 适应信道传输、合并多路信号； 提高抗干扰性。
3.1.2 基本概念基带信号：由消息直接变换成的电信号。
频带从零频开始，低频端谱能量大，不宜在信道中远距离传输。
调 制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程叫调制。
（频谱搬迁）调制信号：f(t)载 波：c(t)=Acos[ωc t+θ0] 已调信号：s(t)=m (t)·c(t) =A(t)cos[ωc t+φ(t)+θ0] 模拟调制：当调制信号为模拟基带信号m(t)，载波为连续的正弦或余弦高频信号c(t)=Acos[ωc t+θ0]时，称模拟调制。
3.1.3 调制的分类数字调制3.2 双边带调幅一. 常规调幅１． 时域表达式：调制信号f(t)（平均值)(t f ＝0）加直流后对载波幅度调制（称标准或完全调幅）s AM (t)= [A 0+f(t)]·cos[ωc t+θc ]ωc 载波角频率， θc 载波初相位()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧成比例变化随常数，调相：成比例变化随常数，调频：非线性调制角度调制为常数成比例变化随线性调制幅度调制模拟调制t f t t A t f dt t d t A VSB SSB DSBAM t t f t A φφφ)(,波形图3-1当调制信号f(t)为单频信号时：f(t)= A m cos(ωm t+θm ) 则： s AM (t)= [A 0+ A m cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]= A 0 [1+βAM cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]A A mAM =β称调幅指数，х100%叫调制度 ⎪⎩⎪⎨⎧><=过调幅通常取正常调幅满调幅...1-60%)-30%(...1......1AMβ ２．频域表达式θc =0的时域表达式：s AM (t)= [A 0+ f (t)]cosωc t = A 0 cosωc t+ m (t) cosωc t因m(t) F (ω)A 0 cosωc t [])()(000ωωδωωδπ++-↔A注： ))((21cos )(t j t j c c c e e t f t t f ωωω-+=t j t j c c e t f e t f ωω-+=)(21)(21其付氏变换为因为根据平移故S AM (ω) 的频域表达式为：[])]()([21)()()(00000ωωωωωωδωωδπω++-+++-=F F A S AM 频谱图：()()00ωωω-↔F e t f t j ()()0021ωωωω++-F F [])()(21cos )(00ωωωωω++-↔F F t t f c频谱搬迁到适合通信系统传输的频率范围。
通信原理教程5-模拟调制系统
相乘结果： s(t)
调制 信号
s(t) H(f)
已调 信号
滤波输出： s(t)
m(t)
s(t)
用“”表示傅里叶变换：
Acos0t
m(t) M ( f ) 式中， m(t) Acos0t S ( f )
M(f)
S (
f
)
A [M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]
S(f)
f
0
(a) 输入信号频谱密度
-f0
S(
f
)
A[M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]H (
f
)
现在，求出为了得到VSB信号， H( f )应满足的条件：
若仍用右图解调器， 接收
则接收信号和本地载波相乘
信号 s(t)
r(t)
H’(f)
基带 信号
m(t)
后得到的r (t)的频谱为：
cos0t
1 S( f
2
f0) S( f
f0 )
将已调信号的频谱
r0 ri
E
1 2
m'2 (t) A2
1 m'(t)2
/ nc2 (t) A2 / n2
(t)
E
2m'2 [1 m'
(t) (t)]2
由于m(t) 1，显然上式比值r0/ri小于1，即检波后信噪比下降 了。
这是因为检波前信号中的大部分功率被载波占用，它没 有对检波后的有用信号做贡献．
-2f0
-fm 0 fm
f 2f0
【例】已知线性调制信号表示式如下
（１）
cos t cos w0t
调制 信号
s(t) H(f)
已调 信号
滤波输出： s(t)
m(t)
s(t)
用“”表示傅里叶变换：
Acos0t
m(t) M ( f ) 式中， m(t) Acos0t S ( f )
M(f)
S (
f
)
A [M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]
S(f)
f
0
(a) 输入信号频谱密度
-f0
S(
f
)
A[M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]H (
f
)
现在，求出为了得到VSB信号， H( f )应满足的条件：
若仍用右图解调器， 接收
则接收信号和本地载波相乘
信号 s(t)
r(t)
H’(f)
基带 信号
m(t)
后得到的r (t)的频谱为：
cos0t
1 S( f
2
f0) S( f
f0 )
将已调信号的频谱
r0 ri
E
1 2
m'2 (t) A2
1 m'(t)2
/ nc2 (t) A2 / n2
(t)
E
2m'2 [1 m'
(t) (t)]2
由于m(t) 1，显然上式比值r0/ri小于1，即检波后信噪比下降 了。
这是因为检波前信号中的大部分功率被载波占用，它没 有对检波后的有用信号做贡献．
-2f0
-fm 0 fm
f 2f0
【例】已知线性调制信号表示式如下
（１）
cos t cos w0t
通信原理第3章图
第3章 模拟调制系统
第3章 模拟调制系统
3.1 信号的频谱搬移概述 3.2 线性调制原理 3.3 线性调制的抗噪声性能 3.4 非线性调制 3.5 模拟调制系统的性能比较 3.6 频分复用与多级调制
第3章 模拟调制系统
由于搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线 性调制 线性调制的一般模型 m(t) s m(t)
2 nc (t ) ns2 (t )
1 2
x (1 x) 1 , x 1 2
1 2
Anc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
nc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
m(t )
第3章 模拟调制系统
• 在小信噪比情况下，包络检波器会把有用信号 扰乱成噪声，这种现象通常称为“门限效应”： 指当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定 的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的 一种现象 • 该特定的输入信噪比被称为“门限”
• SFM(t) 带通限幅器 鉴频器 低通滤波器 m(t)
调频信号的解调方框图
第3章 模拟调制系统
3.6 频分复用(FDM)
• 频分复用（Frequency Division Multiplex） 是调制技术的典型应用，它通过对多路调 制信号进行不同载频的调制，使得多路信 号的频谱在同一个传输信道的频率特性中 互不重叠，从而完成在一个信道中同时传 输多路信号的目的。
第3章 模拟调制系统
3.4非线性调制(角度调制)的原理
一、非线性调制(角度调制)的原理 • DSB、AM、SSB和VSB都是幅度调制，即把欲传 送的信号调制到载波的幅值上。而我们知道一个 正弦型信号由幅度、频率和相位（初相）三要素 构成，既然幅度可以作为调制信号的载体，那么 其它两个要素（参量）是否也可以承载调制信号 呢？ • 这就是我们将要介绍的频率调制和相位调制，统 称为角度调制，这种调制是已调信号频谱与基带 信号频谱之间存在着非线性变换关系，所以称为 非线性调制
第3章 模拟调制系统
3.1 信号的频谱搬移概述 3.2 线性调制原理 3.3 线性调制的抗噪声性能 3.4 非线性调制 3.5 模拟调制系统的性能比较 3.6 频分复用与多级调制
第3章 模拟调制系统
由于搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线 性调制 线性调制的一般模型 m(t) s m(t)
2 nc (t ) ns2 (t )
1 2
x (1 x) 1 , x 1 2
1 2
Anc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
nc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
m(t )
第3章 模拟调制系统
• 在小信噪比情况下，包络检波器会把有用信号 扰乱成噪声，这种现象通常称为“门限效应”： 指当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定 的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的 一种现象 • 该特定的输入信噪比被称为“门限”
• SFM(t) 带通限幅器 鉴频器 低通滤波器 m(t)
调频信号的解调方框图
第3章 模拟调制系统
3.6 频分复用(FDM)
• 频分复用（Frequency Division Multiplex） 是调制技术的典型应用，它通过对多路调 制信号进行不同载频的调制，使得多路信 号的频谱在同一个传输信道的频率特性中 互不重叠，从而完成在一个信道中同时传 输多路信号的目的。
第3章 模拟调制系统
3.4非线性调制(角度调制)的原理
一、非线性调制(角度调制)的原理 • DSB、AM、SSB和VSB都是幅度调制，即把欲传 送的信号调制到载波的幅值上。而我们知道一个 正弦型信号由幅度、频率和相位（初相）三要素 构成，既然幅度可以作为调制信号的载体，那么 其它两个要素（参量）是否也可以承载调制信号 呢？ • 这就是我们将要介绍的频率调制和相位调制，统 称为角度调制，这种调制是已调信号频谱与基带 信号频谱之间存在着非线性变换关系，所以称为 非线性调制
线性调制
第3章模拟线性调制系统 3.1 概述3.1.1 调制的目的.频谱搬移 － 适应信道传输、合并多路信号； 提高抗干扰性。
3.1.2 基本概念基带信号：由消息直接变换成的电信号。
频带从零频开始，低频端谱能量大，不宜在信道中远距离传输。
调 制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程叫调制。
（频谱搬迁）调制信号：f(t)载 波：c(t)=Acos[ωc t+θ0]已调信号：s(t)=m (t)·c(t) =A(t)cos[ωc t+φ(t)+θ0] 模拟调制：当调制信号为模拟基带信号m(t)，载波为连续的正弦或余弦高频信号c(t)=Acos[ωc t+θ0]时，称模拟调制。
3.1.3 调制的分类数字调制3.2 双边带调幅一. 常规调幅１． 时域表达式：调制信号f(t)（平均值)(t f ＝0）加直流后对载波幅度调制（称标准或完全调幅）s AM (t)= [A 0+f(t)]·cos[ωc t+θc ]ωc 载波角频率， θc 载波初相位()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧成比例变化随常数，调相：成比例变化随常数，调频：非线性调制角度调制为常数成比例变化随线性调制幅度调制模拟调制t f t t A t f dt t d t A VSBSSB DSBAM t t f t A φφφ)(,波形图3-1当调制信号f(t)为单频信号时：f(t)= A m cos(ωm t+θm )则： s AM (t)= [A 0+ A m cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]= A 0 [1+βAM cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]A A m AM =β称调幅指数，х100%叫调制度⎪⎩⎪⎨⎧><=过调幅通常取正常调幅满调幅...1-60%)-30%(...1......1AMβ ２．频域表达式θc =0的时域表达式：s AM (t)= [A 0+ f (t)]cosωc t = A 0 cosωc t+ m (t) cosωc t因m(t) F (ω)A 0 cosωc t [])()(000ωωδωωδπ++-↔A注： ))((21cos )(tj tj c c c eet f t t f ωωω-+=tj tj c c et f et f ωω-+=)(21)(21其付氏变换为因为根据平移故S AM (ω) 的频域表达式为：[])]()([21)()()(00000ωωωωωωδωωδπω++-+++-=F F A S AM频谱图：()()00ωωω-↔F et f tj ()()0021ωωωω++-F F [])()(21cos )(00ωωωωω++-↔F F t t f c频谱搬迁到适合通信系统传输的频率范围。
第二讲 模拟线性调制.
Sc
Sf
AM
Sf Sc S f
1
2
f (w)dw
A02
1
2
f
(w)dw
Sc
1 2
A02
Sf
1
2
1
2
f
(w)dw
9 模拟调制技术
2．抑制双边带调制 DSB： 目的 ：增加调制效率，去除直流分量A0 。 时间表达式：
SDSB(t) f (t) coswct
模拟调制技术
25
9.残留边带调制VSB：
它介于单边带调制与双边带调制之间， 它在实现上可以克服单边带调制时所需 过渡带无限陡的问题，实现更容易，代 价是传输频带略有增加。
频谱：
SVSB (w)
1 2
HVSB (w)[F (w
wc )
F(w
wc )]
26 模拟调制技术
f(t)
SVSB(t)
AM f 2 (t) /[ f 2 (t) A02 ] 讨论：最高的调制效率为1/2。
6 模拟调制技术
C：.随机信号的频谱（功率谱）与功率分配 随机信号与确定性信号的主要区别之一是随机信号 的功率谱是它的自相关函数的付氏变换，而非直接 对信号进行付氏变换再平方。（为什么？）
RAM (t, t ) E[SAM (t)SAM (t )] [A02 A0 f (t) A0 f (t ) f (t) f (t )]cos(wct) cos(wc (t ))
SLSB (t)
1 2
f (t) cos(wct)
模拟调制系统
第5章 模拟调制系统由消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号大多不适宜在信道中直接传输。
必须先经过在发送端调制才能在信道中传输。
而在接收端解调。
调制的作用：将基带信号频谱搬移到载频附近，便于发送接收；实现信道复用，即在一个信道中同时传输多路信息信号；利用信号带宽和信噪比的互换性，提高通信系统的抗干扰性。
所谓调制，就是按原始信号（也称为基带信号或调制信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。
载波信号是指未经调制的周期性振荡信号，通常是正弦波。
５.1 幅度调制(线性调制)的原理幅度调制是高频正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。
常见的模拟信号幅度调制方式有调幅、双边带、单边带、残留边带。
设调制信号(基带信号)为m(t)，载波信号为，则调制后的信号(已调信号)为：设基带信号的频谱为M(ω)，则由此推得已调信号的频谱：即从频域分析，已调信号幅度随基带信号的规律呈正比地变化，而频谱是基带频谱在频域内的简单搬移。
由于上述关系，幅度调制也称为线性调制。
傅里叶变换一些数学关系：1. 调幅(AM)调幅(常规双边带调制)：是指m(t)的均值等于0，但将其叠加一个直流分量A 0后与载波相乘后的信号。
()()cos m S c t Am t tw =()()m t M w Û()()j tM m t e dtw w ¥--=ò()()m m S s t w Û()()()12m c c S M M w w w w w 轾=++-臌()()()()()()cos sin c c c c c c F t F t j w p d w w d w w w p d w w d w w 轾=++-臌轾=++-臌()()()cos 1 2c c c F m t t M M w w w w w 轾轾=++-臌臌()()c j tc f t e F w w w ?()*()()()().()f tg t f g t d F G t t t w w ¥-=-ò的傅氏变换为如果信号m(t)为确知信号，则AM 信号的频谱：从调制信号的波形图(时域)和频谱图(频域)分析可知，AM 波的包络与m(t)信号的形状完全一样。
3.2 模拟线性调制系统 希尔伯特变换与相移法形成单边带信号
=
(t )
−
1
sinct
t
hLSB (t)
=
1
sinct
t
将上述二表达式带入卷积表达式，经推导可得上下边带
的SSsBU分SB别(t)为=：12
f
(t)cosct −
1 2
fˆ (t)sinct
sLSB (t)
=
1 2
f
(t )cos ct
+
1 2
fˆ (t)sinct
7
上下边带之和为：
sDSB(t) = sLSB (t) + sUSB (t) = f (t)cosct
32模拟线性调制系统希尔伯特变换与相移法形成单边带信号产生单边带信号频域滤波法技术难点
第三章 模拟调制系统
3.2 模拟线性调制系统
希尔伯特变换与相移法形成单边带信号
1
❖ 产生单边带信号
频域-----滤波法 ❖技术难点：滤波器的实现问题
时域-----相移法
2
1、相移法形成SSB信号（针对单频余弦波）
=
Am inmt sinct
下边带信号为：sLSB (t) =
Am 2
cosmt cosct
+
Am 2
sinmt sinct
3
相移法形成单边带信号原理如下图所示。
SSB信号第一项为同相分量，第二项为正交分量。 若调制信号为非周期信号，则通过希尔伯特变换实现 SSB信号的产生。
4
2. 希尔伯特变换
➢ 时域关系为：
由于
1 − jsgn
t
其传递函数为：
HH () = − jsgn
其幅频相频特性见右图。
➢ 故其频域表达式为 Fˆ ( ) = F( )HH() = − jsgnF( )
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光纤传输系统仿真示例10/11
系统误码率的计算
信号“0”误判为“1”的概率
PM
S
s
1 PQ PQ s
s
Is s ID Is s ID
信号“1”误判为“0”的概率
PS M s 1PQPQs s
Is s ID Is s ID
PQ
1
x2
dxe 2
2 Q
Q
esp
t
2
esp,k t ek
k 1
Re esp,k t
e~sp,k t e j2fkt
e~sp,k t ei,k t jeq,k t
光纤传输系统仿真示例5/11
光放大器模型
自发辐射噪声
N sp f
N sp f f sp
Ssp f
N sp f f sp
E~sp,k f1 E~sp,k f2 0 E~s*p,k f1 E~s*p,k f2 0
f
fs,k
接收信号电流
2
is t is,k t k 1
F is,k
t
1 2
e h
kG
1 f
He
f
H~k f
S~k
f fs,k
H~
* k
f
S~k*
f
fs,k
光纤传输系统仿真示例8/11
系统接收信号与噪声
信号电流散射噪声
2
2 s
t
2 s,k
t
k 1
F
光滤波器模型
H~k f H0,k f f k ,
f fk f fk
光纤传输模型
A z
1
A t
j
2
2
2A t 2
3
6
3A t 3
2
A
j
A2
A
光前置接收机模型
Input Signal
Opt ical Amplifier
Opt ical Filter
Electrical Filter
1
57/68
（优选）模拟调制系统模拟线 性调制
光纤传输系统仿真示例2/11
信号表达式
es
t
2
es,k
t
ek
k 1
Re es,k t
e~s,k t e j2fkt
e~s,k t k ~sk t e j 2fs,ktt
~sk (t) Ak t e jk t
fs,k fs fk
f
dy
H~e
y
2
自发辐射-自发辐射拍噪声
2
2 sp sp
2 sp sp , k
k 1
2 sp sp , k
4
e h
2
df
He
f
2 H~k
f
2
N sp
fk,sp
f
H~
k
f
2
N sp
fk,sp f
电接收机热噪声
2 c
R p0 Q0
2
BER0 PQ0
x es,1
es
e1
y es,2 e2
1 td
vkd
Optic al filter
Bo
z
Optic al demodulation
fs fk
frequency
光纤传输系统仿真示例3/11
光发射机模型
pLD
激光器相位噪声
d
4
2
1
LD
exp
2 4 LD
d
Data
Perror erf c
y
H~k y 2 Nsp
fk ,sp
y
H~k f
y
H~
* k
y
S~k
f y fs,k S~k*
y fs,k
光纤传输系统仿真示例9/11
系统接收信号与噪声
自发辐射散射噪声
2
2 sp
2 sp , k
k 1
2 sp , k
2e e h
df
H~k
f
2
N sp
fk ,sp
2 s,k
t
1 2
e
e h
kG
1 f
He f He f H~k f S~k
f fs,k
H~
* k
f
S~k*
Hale Waihona Puke ffs,k信号-自发辐射拍噪声
2
2 s sp
t
t 2 s sp , k
k 1
t 2 s sp ,k
F
2 k
e h
2 G
f1dy
He f
y
H
* e
16 LD
激光器
Amp
光纤
调制器
Perror 1015 0.00623RB
Amp
Mach-Zehnder ASK 调制器 Data
eo1 eo2
tt
r1 jr
1
jr r1
1
t
Ae 0
j
A
0 tBe jB
r2 jr
2
jr r2
2
ei1 ei 2
tt
eo
t
ei
t
c
os
2
VVb
hmd gt
0
f
f sp
0
f sp
f
Ssp f Nsp f fsp Nsp f fsp
E~sp,k f1 E~s*p,k f2 Nsp,k f1 f1 f2
N sp,k f dRsp,k e j2f
E~sp,k f1 E~s*p,k f2 E~sp,k f1 E~s*p,k f2
j sin
2
VVb
hmd g
t
e
j
2
C
p
hmd
g
t
光纤传输系统仿真示例4/11
光放大器模型
传输特性
EOA f
2
EOA,k f ek
k 1
EOA,k f
1 2
E~OA,k f
fk E~O*A,k
f
fk
E~OA,k f G E~s,k f E~sp,k f
Photo Diode
Sampling/ Output
T hreshold Decision Signal
光纤传输系统仿真示例7/11
系统接收信号与噪声
接收信号光功率
2
ps t ps,k t k 1
F ps,k
t
1 2
kG
1 f
H~k f S~k
f fs,k
H~
* k
f
S~k*
is I D Current
光纤传输系统仿真示例11/11
系统误码率的计算
平均误码率的计算
2N+1
P0
P1
Pi1 Pi
P2 N 1 P2 N
••••••
••••••
tRB
0 12
i-1 i i+1
2N-1 2N 2N+1
2N
Pi i , ID
Pav , ID i0 2N 1
Is ID
2
2 c
2 sp
2 sp sp
2 s
2 s sp
Probability Threshold Current
PS M PQ
PM S 1 PQ
ID is Probability
Current
Threshold Current
PS M 1 PQ
PM S PQ
2 Ni,k f jNqi,k f
Nsp,k f1 Nsp,k f3 f1 f2 f3 f4
4Nsp fk,sp f
Nsp,k f1 Nsp,k f3 f2 f3 f1 f4
fk ,sp fk fsp
光纤传输系统仿真示例6/11