在受限白噪声信道中对DSB AM与DSBSC AM调制方式的比较
该模型展示了在带宽受限白噪声通信信道条件下，双边带载波调制（DSB AM）与双边带抑制载波调制（DSBSC AM）在传输稳定性和效率方面的差异。 该模型由信号发生器、调制和解调通道，以及误差计算与分析模块组成。
模型本身如图所示。
.png)
模型的主要模块描述如下。
原始信号的生成由两个模块组成。
- 正弦波（Sine Wave）：生成原始谐波信号。
- 零阶保持（Zero-Order Hold）：通过在每个时间步长上固定信号电平来实现采样。
第一条支路为 DSB AM。
- DSB AM 调制器通带（DSB AM Modulator Passband）在保持载波频率不变的情况下对信号进行调制，从而简化了传输和解调过程。
- 噪声添加：通过 Add 模块向信号中添加带限白噪声（Band-Limited White Noise），从而模拟真实的通信噪声信道。
- DSB AM 带通解调器对信号进行解调，恢复原始信息。
- 比较与误差计算。
- Add 模块计算原始信号与解调器输出信号之间的差值。
- Abs 模块计算每个采样点的误差绝对值。
- Average Filter 模块采用 1000 个采样点的滑动窗口滤波器，用于计算平均误差。
第二条支路——DSBSC AM 仅在调制模块上有所不同。
- DSBSC AM 调制器通带对信号进行载波抑制调制。能量集中在边带上，从而降低了能耗。
- DSBSC AM 带通解调器对信号进行解调，由于未传输载波，因此需要精确的同步来恢复载波频率。
接下来进行仿真
辅助函数声明
In [ ]:
# 启用该机型的辅助启动功能。
function run_model(name_model)
Path = (@__DIR__) * "/" * name_model * ".engee"
if name_model in [m.name for m in engee.get_all_models()] # 检查模型加载到内核的条件
model = engee.open( name_model ) # 打开模型
model_output = engee.run( model, verbose=true ); # 运行模型
else
model = engee.load( Path, force=true ) # 加载模型
model_output = engee.run( model, verbose=true ); # 运行模型
engee.close( name_model, force=true ); # 关闭模型
end
sleep(5)
return model_output
end
Out[0]:
模型初始化和运行
In [ ]:
Noise_power = 0.1;
window = 1000;
run_model("DSB_and_DSBSC") # 启动模型。
Average_error_DSB = collect(Average_error_DSB);
Average_error_DSBSC = collect(Average_error_DSBSC);
结果分析
In [ ]:
gr()
plot(Average_error_DSB.time,Average_error_DSB.value, title = "Error", label = "DSB_AM")
plot!(Average_error_DSBSC.time,Average_error_DSBSC.value, title = "Error", label = "DSBSC_AM")
Out[0]:
.png)
如图所示，DSBSC AM 的平均误差值较小。这与这两种调制方式之间的差异有关。让我们来详细分析一下。
DSB AM（带载波）。
- 调制特性：信号随载波传输，这简化了解调过程，因为接收端可以轻松恢复载波频率。
- 能耗：由于部分能量消耗在载波上，因此需要更大的功率。
- 抗噪声能力：更容易受到噪声影响，因为载波本身也会产生失真。
- 优点：解调简单，因此适用于计算能力有限或同步机制简化的系统。
- 缺点：能效较低，因为大部分功率都消耗在载波传输上。
DSBSC AM（载波抑制调幅）。
- 调制特性：仅通过边带进行传输，使该方案更具能效。
- 能耗：由于不传输载波，且能量集中于有效信息，因此功耗较低。
- 抗噪声能力：与 DSB AM 相比，受噪声影响较小，但解调时需要精确的同步。
- 优点：与 DSB AM 相比，具有更高的能效和更好的抗干扰能力。
- 缺点：由于需要与参考频率精确同步，解调过程较为复杂。
结论
演示的主要结论：我们发现，DSBSC AM的平均误差值低于DSB AM。
这种差异源于调制方法本身的特性：在 DSBSC AM 中，信号功率仅集中在边带内，因此与 DSB AM 相比，其对噪声的敏感度较低；而在 DSB AM 中，部分能量被用于传输载波。 在DSB AM中，这一额外的载波容易受到失真影响，并在信号通过噪声信道后进行恢复时引入额外误差。
因此，此次比较证实，DSBSC AM 具有更高的抗噪声能力及更高的能效，这使其成为需要高抗干扰能力和最低能耗的系统的首选。