VSB的调制及解调

1、-. z.目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc11583 1 选题背景 PAGEREF _Toc11583 1 HYPERLINK l _Toc2363 2 方案论证 PAGEREF _Toc2363 1 HYPERLINK l _Toc16976 3 过程论述 PAGEREF _Toc16976 1 HYPERLINK l _Toc21158 3.1 VSB信号分析 PAGEREF _Toc21158 1 HYPERLINK l _Toc18132 3.2 VSB信号的传输方法 PAGEREF _Toc18132 1 HYPERLINK l _Toc13033 3

2、.3 根本参数设计 PAGEREF _Toc13033 1 HYPERLINK l _Toc11325 3.4 VSB调制 PAGEREF _Toc11325 1 HYPERLINK l _Toc314 3.5 VSB信号进展相干解调。 PAGEREF _Toc314 1 HYPERLINK l _Toc4682 4 结果分析 PAGEREF _Toc4682 1 HYPERLINK l _Toc30258 4.1 VSB调制信号 PAGEREF _Toc30258 1 HYPERLINK l _Toc28577 4.2 采用相干解调后的VSB信号波形 PAGEREF _Toc28577 1

3、HYPERLINK l _Toc5259 4.3 调制信号的功率谱密度 PAGEREF _Toc5259 1 HYPERLINK l _Toc12314 4.4加上窄带高斯噪声后重新解调 PAGEREF _Toc12314 1 HYPERLINK l _Toc17594 4.4.1 用MATLAB仿真 PAGEREF _Toc17594 1 HYPERLINK l _Toc32356 4.4.2 窄带高斯白噪声的调制 PAGEREF _Toc32356 1 HYPERLINK l _Toc8824 4.4.3 窄带高斯白噪声的解调 PAGEREF _Toc8824 1 HYPERLINK l

4、_Toc23543 5 结论 PAGEREF _Toc23543 1 HYPERLINK l _Toc13176 参考文献 PAGEREF _Toc13176 1-. z.VSB的调制与解调1 选题背景调制是将各种基带信号转换成适于信道传输的调制信号(已调信号或频带信号)，就是用基带信号去控制载波信号的*个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。调制技术分为模拟调制技术与数字调制技术，其主要区别是：模拟调制是对载波信号的*些参量进展连续调制，在接收端对载波信号的调制参量连续估值，而数字调制是用载波信号的

5、*些离散状态来表征所传送信息，在接收端只对载波信号的离散调制参量进展检测。主要的数字调制方式包括比拟传统的幅移键控(ASK)和多电平正交调幅(mQAM)，频移键控(FSK)，相移键控(PSK)和多相相移键控(mPSK)。也包括近期开展起来的网格编码调制(TCM)、残留边带调制、正交频分复用调制等方法。数字调制的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。在现在文明高速开展的今天，人们越来越离不开数字信息，数字通信也越来越重要，因此数字调制解调技术越来越被广泛应用。由于信道资源的紧与人们越来越希望更快的通信速度与更好通信质量的要求的矛盾，将来必然还要寻找更加好的调制技

6、术，它要求功率效率高，频带利用率高，并且易于实现，节能低碳，环保。激光调制通信、卫星通信、非恒包络调制等都是研究方向。数字调制解调的开展，必定会有力地推进通信、数字技术等各个领域的进步。数字通信所能够到达的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性，除此之外，数字调制抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。在现在文明高速开展的今天，人们越来越离不开数字信息，数字通信也越来越重要，因此数字调制解调技术越来越被广泛应用。残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方式；它既克制了DSB信号占用频带宽的缺

7、点，又解决了SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中；它不像SSB那样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留小局部；解调是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。与调制的分类相对应，解调可分为正弦波解调有时也称为连续波解调和脉冲波解调。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调，此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样，脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。对于多重调制需要配以多重解调。解调过程大体上包含两个主要环节：首先把位于载波附近携带有用信息的频谱搬移到基带中，然后用相应的滤波器滤出基带信号，完成解调任务。

8、脉冲调制信号的解调比拟简单。例如脉幅调制和脉宽调制信号都含有很大的调制信号分量，可以用低通滤波器直接从脉冲已调波中将它们滤出，实现解调；有的脉冲已调波如脉位调制、脉码调制等中的调制信号分量较小，通常先把它们变为脉幅或脉宽调制信号，再用滤波器把有用信号滤出。正弦波已调信号中不包含调制信号分量。解调时应先进展频率变换，把孕含在边带中的有用信号频谱搬移到适当的频带之，再用滤波器或适当器件，把有用信号检出。2 方案论证残留边带调制是介于单边带调制与抑制载波双边带调制之间的一种调制方式，在残留边带调制中除了传送一个边带之外，还保存另外一个边带的一局部。对于具有低频即直流分量的调制信号，用滤波法实现单边带

9、调制时所需要的过渡带是无限陡的理想滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就防止了实现上的困难。本次设计的主要是总分总思想进展，先要知道本实验的要求和目的，再根据设计要求了解MATLAB的使用，模拟信号的调制，模拟调制的分类，熟知模拟调制的工作方式，了解模拟调制的知识，本设计应该分为两个主体，首先是对VSB信号进展调制，再是对已调的VSB信号的解调。用matlab产生一个频率分别为5Hz、5/2Hz的余弦和正弦叠加信号作为信源m(t),两个频率分量功率一样，总信号功率为2W，设载波频率为20Hz。3 过程论述3.1 VSB信号分析残留边带调制VSB是一种幅度调制法AM，它是在双边带调制的根底上，

10、通过设计滤波器，使信号一个边带的频谱成分原则上保存，另一个边带频谱成分只保存小局部残留。由于该调制方法介于双边带与单边带之间，因此该调制方法既比双边带调制节省频谱，又比单边带易于解调。由于VSB根本性能接近SSB，而VSB调制中的边带滤波器比SSB中的边带滤波器容易实现，所以VSB调制在播送电视、通信等系统中得到广泛应用。数字VSB调制方式输出的是一种使用单个载波、采用幅度调制的、抑制载波的残留边带信号。VSB系统实际上提供了一系列调制等级，如2-VSB、4-VSB、8-VSB、16-VSB调制等。这一系列的VSB可以使用一样的导频、符号率、数据帧构造、交织过程、R-S编码及同步脉冲。它可以应

11、用于地面播送和有线电视，如美国ATSC的数字电视标准就是采用的VSB调制方式。在地面播送中常用8-VSB调制，在一个6MHz模拟带宽可传送一路HDTV信号；而在有线电视中常用16-VSB调制，此时，在一个6MHz模拟带宽可传送2路HDTV信号。在6MHz的模拟带宽上采用4-VSB调制可以携带21.5Mbit/s信息(理想情况为24Mbit/s)，采用16-VSB调制可以携带43Mbit/s信息(理想情况为48Mbit/s)。我们知道，标准的一路HDTV数字视频信号经约50倍的压缩后，其数码率约为20Mbit/s。因此，在有线电视的16-VSB调制情况下，在6MHz的模拟带宽中，可传输两路HDT

12、V信号。由于有线电视在电缆中传输，因而传输环境较好，不需要对所传信号进展冗余的TCM编码。然而，在数字电视地面播送的传输条件下，由于空间传输的环境较差，因而对所传输的信号进展2/3的TCM编码，因此，在地面播送中采用加TCM的8-VSB调制，其有效数码率和4-VSB方式一样，为21.5Mbit/s，可传一路HDTV信号。在高斯白噪声环境下，VSB和QAM具有一样的误码特性(VSB的功率无视导频能量)。8-VSB相当于64-QAM，16-VSB相当于256-QAM的性能。但从构造来看，VSB要比QAM简单，硬件复杂度低3.2 VSB信号的传输方法用滤波法实现残留边带调制的原理图如图图3-1 滤波

13、法实现实现残留边带调制原理图残留局部下边带时的传递函数图3-2 残留局部下边带图残留局部上边带传递函数图3-3 残留局部上边带图它的几何含义是，残留边带滤波器的传输函数Hvsb(W)在Wc附近必须具有互补对称性，它可以看作是对截止频率为Wc的理想滤波器进展平滑的结果，习惯上，称这种平滑为滚降。显然，由于滚降，滤波器截止频率特性的陡度变缓，实现难度降低，但滤波器的带宽变宽。3.3 根本参数设计设抽样频率Fs=1000FsHz，抽样时长5秒，对应采样点数N=5000N VSB调制和解调可以用信号过系统的方法进展仿真。(1) 对信号进展抽样得到*(n);(2) 对信号做离散傅立叶变换*(n)*(w)

14、;(3)信号过系统，频域相乘Y(w)=*(w)H(w);(4)对输出信号做傅立叶反变换，与输入信号做比照。3.4 VSB调制残留边带为0.2mf的VSB调制信号时域波形，VSB调制可等效为输入基带信号先调制为DSB信号，再通过一个特殊的滤波器。对滤波器的要求：滤波器有过渡带，其中一个边带损失的恰好能够被另外一个边带残留的局部补偿。图3-4 调制原理图3.5 VSB信号进展相干解调。残留边带信号显然也不能简单采用包络检波，而必须采用下列图所示的相干解调。图3-5 解调原理图4 结果分析4.1 VSB调制信号图 4-1 VSB调制信号与信源的比拟图由图可以看出，VSB调制信号与信源相比，幅度值和周

15、期都发生了改变。4.2 采用相干解调后的VSB信号波形图4-2 相干解调后的波形与原输入信号的波形由图可以看出，相干解调后的信号除了幅度值是输入信号信源的1/2 外，波形没有发生变化，也没有发生时延。4.3 调制信号的功率谱密度图4-3 调制信号的功率谱密度由图可以看出，输入信号信源经过调制后，信号功率谱已发生变化。符合残留边带滤波器的效果。4.4加上窄带高斯噪声后重新解调4.4.1 用MATLAB仿真N0=0.1noise=noise_nb(fc,B,N0,t);s_vsb2=s_vsb+noise;rt2=s_vsb2.*cos(2*pi*fc*t);figure(2)subplot(21

16、1)plot(t,mt,r-);%标示mt的波形holdon;title(原始信号的波形)subplot(212)plot(t,s_vsb2);%画出s_vsb2信号波形title(窄带高斯噪声加载后的波形);*label(t);ylabel(幅度);%窄带高斯白噪声的解调f,rf2 = T2F(t,rt2); t,rt2 = lpf(f,rf2,2*fm); figure(3) plot(t,rt2,t,mt,r-); hold on; legend(加噪声重新解调后的信号,输入信号信源) title(在接收端带通后加上窄带高斯噪声后重新解调得到的波形); *label(t); ylabel

17、(幅度);4.4.2 窄带高斯白噪声的调制图4-4 在输入端加窄带高斯噪声调制图由图可以看出，此时调制信号已经接收窄带高斯白噪声影响发生变化，发生严重的幅度失真，只能粗略估计出原VSB信号的变化规律。4.4.3 窄带高斯白噪声的解调图4-5 在接收端参加窄带高斯白噪声的解调图与信源图的比拟在接收端带通后加上窄带高斯噪声后重新解调后，输出信号已经发生幅度失真，但是没有发生相位失真。输出信号已经失去信源的周期性，幅度值发生不规律变化，信号波形比拟平坦，幅度大约为调制信号的一半。5 结论VSB信号的调制可等效为输入基带信号先调制为DSB信号，再通过一个特殊的滤波器。但对滤波器有要求：滤波器有过渡带，

18、其中一个边带损失的恰好能够被另外一个边带残留的局部补偿。选择适宜的载波频率进展相干解调，可以除幅度减半之外相对无失真的恢复原始信号，但是对于接收到比拟微弱的信号进展相干解调，需要在功率上进展补偿。调制信号VSB信号是功率信号，它的能量无穷大，利用巴塞瓦尔定理和极限的方法得到信号的单边功率谱密度近似等于信号傅里叶变换频谱密度模值的平方除以信号的周期在周期近似无穷大的前提下。假设VSB信号在信道中叠加了窄带高斯噪声，经接收和相干解调是无法消除该噪声的，且该噪声会严重影响我们相干解调的效果，甚至无法看到原始信号的变化规律。所以，噪声在接收方，是需要竭力防止的。我们在进展信号接收和分析时，应根据我们的需要调整滤波器的设计方式、进展FFT或IFFT后幅值的大小等，不能拘泥于原理本身，要灵活的应用它们，为自己效劳，它们和MATLAB一样，是效劳于我们的工具。本次仿真就运用一个幅度调制是正余弦载波的幅度随调制信号线性变化的过程。幅度调制后的已调信号，在时间波形上，波的幅度随调制信号成线性变化，在频谱构造