第3篇信號(hào)失真的建模

第4章信號(hào)失真的建模4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾導(dǎo)致失真的方式多徑干擾信道增益變化其它用戶干擾寬帶噪聲窄帶干擾4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾4.1.1其它使用者來(lái)源：鄰近的FDM用戶解決辦法：采用帶通濾波器以濾除帶外干擾4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾4.1.2寬帶噪聲來(lái)源：背景噪聲（熱噪聲-放大器本身的噪聲）解決辦法：采用帶通濾波器以濾除帶外干擾4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾4.1.3窄帶帶噪聲來(lái)源：其它附近共用同一頻譜的系統(tǒng)，因信道非線性的低頻信號(hào)的高次諧波解決辦法：帶外窄帶干擾采用帶通濾波器，帶內(nèi)窄帶采用陷帶濾波器4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾4.1.4多徑干擾來(lái)源：因反射帶來(lái)不同長(zhǎng)度的傳播路徑，導(dǎo)致頻率選擇性衰落。4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾4.1.4多徑干擾解決辦法：均衡器（與信道作用時(shí)域或頻域成逆關(guān)系）。均衡器前：4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾均衡器后：4.1當(dāng)好的信號(hào)受到干擾4.1.5衰落來(lái)源：發(fā)射機(jī)與接射機(jī)的移動(dòng)性，或干擾。解決辦法：平坦衰落則采用AGC,頻率選擇性衰落，則采用自適應(yīng)均衡器。4.2線性濾波器線性系統(tǒng)的描述方式?jīng)_激響應(yīng)頻率響應(yīng)線性差分或微分方程4.3δ函數(shù)δ函數(shù)是單位能量強(qiáng)度的信號(hào)“短時(shí)間”（相比于系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間）作用于系統(tǒng)的高度抽象信號(hào)。δ函數(shù)的性質(zhì)：?jiǎn)挝荒芰喀模╰)=0當(dāng)t<-ε及t>ε篩選性質(zhì)頻譜F{δ(t)}=1對(duì)偶：F-1{δ(f)}=14.4線性系統(tǒng)的時(shí)域卷積時(shí)域卷積：卷積的頻域表示：時(shí)域相乘的頻域表示：頻域響應(yīng)（系統(tǒng)的傳遞函數(shù)）：4.4線性系統(tǒng)的時(shí)域卷積系統(tǒng)的沖激響應(yīng)：4.6改善信噪比示例：improvesnr.m信號(hào)：窄帶信號(hào)，3和4KHz采樣頻率：20KHz噪聲：白噪聲帶通濾波器：3k-4kHz演示：第5章模擬調(diào)制和解調(diào)現(xiàn)考慮模擬上變頻和下變頻部分5.1大載波的振幅調(diào)制模擬信號(hào)：w(t)調(diào)制后的輸出信號(hào)：5.1大載波的振幅調(diào)制輸出信號(hào)的頻譜：5.1大載波的振幅調(diào)制解調(diào)：采用包絡(luò)檢波器示例：Amlarge.m5.1大載波的振幅調(diào)制優(yōu)點(diǎn)：接收端無(wú)需載波的相位及頻率同步缺點(diǎn)：給信號(hào)加入載波，增加了傳輸功率，卻沒(méi)有增加發(fā)射信號(hào)數(shù)量；對(duì)抗干擾不利5.2抑制載波的振幅調(diào)制模擬信號(hào)：w(t)調(diào)制后的輸出信號(hào)：5.2抑制載波的振幅調(diào)制輸出信號(hào)的頻譜：5.2抑制載波的振幅調(diào)制解調(diào)：需頻率同步，相位同步，需LPF優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需浪費(fèi)載波頻率處的額外功率缺點(diǎn)：接收機(jī)需要準(zhǔn)確的載波相位、頻率同步5.2抑制載波的振幅調(diào)制接收機(jī)的載波不同步時(shí)：相位不同步，頻率不同步5.2抑制載波的振幅調(diào)制接收機(jī)的載波不同步時(shí)：當(dāng)只有相位不同步5.2抑制載波的振幅調(diào)制接收機(jī)的載波不同步時(shí)：當(dāng)只有頻率不同步5.2抑制載波的振幅調(diào)制接收機(jī)的載波不同步時(shí)：當(dāng)只有頻率不同步5.1抑制載波的振幅調(diào)制解調(diào)：示例：Am.m習(xí)題：P62:5-9;5-10題，提交電子文檔。zhongjun55@163.com郵件題目：姓名第5章習(xí)題。如：王東第5章習(xí)題5.3正交調(diào)制振幅調(diào)制中調(diào)制后的信號(hào)頻譜是基帶信號(hào)頻譜的2倍5.3正交調(diào)制正交調(diào)制的目標(biāo)：消除振幅調(diào)制的頻帶冗余模擬信號(hào)：m1(t),m2(t),調(diào)制后的輸出信號(hào)：5.3正交調(diào)制正交調(diào)制結(jié)構(gòu)框圖5.3正交調(diào)制正交調(diào)制接收機(jī)的輸出：習(xí)題：P62:5-9;5-10，P64:5-11(a)提交電子文檔。zhongjun55@163.com郵件題目：姓名第5章習(xí)題。如：王東第5章習(xí)題6帶自動(dòng)增益控制的采樣6帶自動(dòng)增益控制的采樣6.1采樣和混疊失真采樣器的時(shí)域表征：

6.1采樣和混疊失真采樣器的頻域表征：

幅度增益為fs,W(f)的周期延拓，延拓周期為fs

當(dāng)fs大于W(f)最高頻率的2倍：

6.1采樣和混疊失真當(dāng)fs小于W(f)最高頻率的2倍：

6.1采樣和混疊失真奈奎斯特采樣定理：如果信虛號(hào)w(t)的帶寬限制在B內(nèi)，若采樣速率大于2B,那么w(t)就能從采樣ws(t)中精確再現(xiàn)。

6.2通過(guò)采樣降頻解調(diào)的方案：采用混頻，將已調(diào)制的信號(hào)與正弦波混頻（僅保留差頻成份。通過(guò)采樣來(lái)降頻，時(shí)域觀點(diǎn)：

頻域觀點(diǎn)：

6.2通過(guò)采樣降頻奈奎斯特次采樣示例：fs=1/2fc6.4插值和重建目標(biāo)：重采樣信號(hào)（離散信號(hào)）來(lái)重建原如信號(hào)（模擬信號(hào)）證明：？？？示例：sininterp.m6.5迭代和優(yōu)化三個(gè)步驟：1）設(shè)定一個(gè)目標(biāo)-選擇一個(gè)“性能”或“目標(biāo)”函數(shù)。2）選擇一個(gè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法-最大化或最小化這個(gè)目標(biāo)函數(shù)。3）檢驗(yàn)以確定這個(gè)方法能否達(dá)到預(yù)期效果6.6最優(yōu)化舉例目標(biāo)：求下列多項(xiàng)式的最小值J(x)=x2-4x+4方法一：采用求導(dǎo)的方法求駐點(diǎn)方法二：采用最陡下降法迭代示例：polyconverge.m6.7自動(dòng)增益控制目標(biāo)：放大弱信號(hào)，削弱強(qiáng)信號(hào)來(lái)使信號(hào)盡可能地保持在接收機(jī)的正常工作范圍。(a)削弱強(qiáng)信號(hào)(b)放大弱信號(hào)6.7自動(dòng)增益控制原理框圖：調(diào)節(jié)增益a,使輸出功率大致保持恒定（d2）6.7自動(dòng)增益控制增益a的確定：不足之處：對(duì)后端接收機(jī)中DSP模塊，r(t)不能直接得到。因此無(wú)法求出a。6.7自動(dòng)增益控制采用迭代優(yōu)化的方法：1）性能函數(shù)選取為采樣信號(hào)s[k]的平均功率與期望的理想功率之差最小化。即：2)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法6.7自動(dòng)增益控制6.7自動(dòng)增益控制另一迭代優(yōu)化的方法：主要思想：s[k]的平均能量超過(guò)d2,a[k+1]就減少。s[k]的平均能量小于d2,a[k+1]就增大。示例：agcgrad.m習(xí)題：P85:6-17，提交電子文檔。zhongjun55@163.com郵件題目：姓名第6章習(xí)題。如：王東第6章習(xí)題6.8用自動(dòng)增益控制對(duì)抗衰落示例：agcvsfading.m第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換上述框圖中用到線性濾波器的地方：1.下變頻中的低通濾波器2.脈沖匹配濾波器3.均衡器4.幀同步中的相關(guān)器第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換輸入：系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)：h[k]系統(tǒng)的輸出：7.1離散時(shí)間和離散頻率第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換輸入：其離散傅立葉變換：其離散傅立葉反變換：第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換性質(zhì)：1）對(duì)稱性。當(dāng)w[k]為實(shí)數(shù)時(shí)W*[n]=W[N-n]2）passevel定理3）線性系統(tǒng)的頻率響應(yīng)H[n]是脈沖響應(yīng)h[k]的DFT4)離散時(shí)間的時(shí)延特性w[k-l]->W[n]e-j(2π/N)l5)調(diào)制特性6)離散正弦波的頻譜特性7）離散卷積性質(zhì)8）離散時(shí)間相乘性質(zhì)9）離散時(shí)間系統(tǒng)的傳遞函數(shù)第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換b所設(shè)計(jì)的濾波器的沖激響應(yīng)fl：所設(shè)計(jì)濾波器的沖激響應(yīng)的項(xiàng)數(shù)fbe：反映頻帶邊緣取值的向量damps：反映頻帶向量在每個(gè)頻帶邊緣處的幅度值第7章數(shù)字濾波和離散傅立葉變換b=remez(fl,fbe,damps)b所設(shè)計(jì)的濾波器的沖激響應(yīng)fl：所設(shè)計(jì)濾波器的沖激響應(yīng)的項(xiàng)數(shù)fbe：反映頻帶邊緣取值的向量damps：反映頻帶向量在每個(gè)頻帶邊緣處的幅度值第8章從比特到符號(hào)再到信號(hào)自學(xué)章節(jié)第9章困難的發(fā)生滿足：信道理想，載波同步，符號(hào)同步，幀同步。第9章困難的發(fā)生第9章困難的發(fā)生發(fā)送的文本：01234IwishIwereanOscarMeyerwiener56789編碼：文本->ASCII碼->4PAMm[i]符號(hào)周期：T=1脈沖成形函數(shù)：T寬的漢明窗載波頻率：fc=20Hz載波相位：0發(fā)射機(jī)：第9章困難的發(fā)生采樣周期：Ts(=T/M)過(guò)采樣率：M=100接收信號(hào)的采樣：接收機(jī)：第9章困難的發(fā)生混頻頻率：fc=20混頻相位：0混頻后的低通濾波器：remez(fl,fbe,damps)fl=50；fbe=[00.50.61]；damps=[1

1

0

0]脈沖匹配濾波器：T寬的漢明窗降采樣的時(shí)刻：125+kM降采樣的初始時(shí)間：0.5*fl(低通濾波器長(zhǎng)度的1/2）+0.5M（相關(guān)匹配濾波器長(zhǎng)度的1/2）+0.5M（信號(hào)周期的1/2）=125接收機(jī)：第9章困難的發(fā)生量化器：{±1,±3}解碼：4PAM->8比特->ASCII文本程序示例：idsys.m(p114-p115)接收機(jī)：第9章困難的發(fā)生發(fā)射機(jī)基帶信號(hào)時(shí)頻圖：第9章困難的發(fā)生發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)時(shí)頻圖：第9章困難的發(fā)生接收機(jī)經(jīng)混頻輸出的時(shí)頻圖：第9章困難的發(fā)生接收機(jī)混頻器后端的低通濾波器的頻率響應(yīng)：第9章困難的發(fā)生接收機(jī)經(jīng)低通濾波器后的輸出信號(hào)的時(shí)頻圖：第9章困難的發(fā)生經(jīng)匹配濾波器輸出信號(hào)的的部分波形圖：最佳采樣時(shí)間：0.5*fl(低通濾波器長(zhǎng)度的1/2）+0.5M（相關(guān)匹配濾波器長(zhǎng)度的1/2）+0.5M（信號(hào)周期的1/2）=125第9章困難的發(fā)生經(jīng)匹配濾波器輸出信號(hào)的的部分波形圖：最佳采樣時(shí)間：0.5*fl(低通濾波器長(zhǎng)度的1/2）+0.5M（相關(guān)匹配濾波器長(zhǎng)度的1/2）+0.5M（信號(hào)周期的1/2）=125第9章困難的發(fā)生眼圖：第9章困難的發(fā)生軟判決后的星座圖：第9章困難的發(fā)生9.3平坦衰落假設(shè)發(fā)送信號(hào)的前20%的信道增益為1，信號(hào)后80%的信道增益為0.5第9章困難的發(fā)生無(wú)補(bǔ)償平坦衰落時(shí)經(jīng)軟判決輸出的星座圖第9章困難的發(fā)生通過(guò)AGC補(bǔ)償平坦衰落時(shí)經(jīng)軟判決輸出的星座圖第9