7.2二进制数字调制系统的抗噪声性能汇总
通信原理填空简答题—武汉理工
1．设每秒传送N 个M 进制码元，则码元速率为N ，信息传输速率为 N log 2M 。
2．在PCM30/32路基群帧结构中，TS0用来传输_帧同步信息 ，TS16用来传输信令信息 。
3．载波同步的方法一般可分为 插入导频法（外同步法）和 直接法（自同步法 。
4．香农公式表明通信系统的有效性和可靠性指标是一对矛盾。
5．模拟调制方式分_幅度调制（或线性调制） 和_角度调制（或非线性调制） 两大类，其中SSB 调制方式占用的带宽最窄，为 基带信号带宽 。
6．在相干解调中，要求s(t)与发送端实现载波同步，解调后的脉冲信号对准最佳取样判决位置的过程叫位同步（码元同步），把各组数据区别开来则需要 群同步（帧同步）。
7．数字通信与模拟通信相比较其最大特点是占用频带宽和噪声不积累。
8．调制信号的最高频率为Fh ，则常规调幅信号的带宽为 2f h ，单边带信号的带宽为 f h ，双边带信号的带宽为 2f h ，残留边带信号的带宽为 f h ～2f h 。
9．在2ASK 、2FSK 、2PSK 通信系统中，可靠性最好的是 2PSK ，有效性最差的是 2FSK 。
10．在独立等概的条件下，M 进制码元的信息量是二进制码元的 log 2M 倍；在码元速率相同情况下，M 进制码元的息速率是二进制的 log 2M 倍。
11．热噪声的频域特性表现为 均匀无限宽、时域特性表现为 杂乱无章 、统计特性表现为 正态分布。
12．恒参信道对信号传输的影响主要体现在 幅频特性和相频特性的不理想，其影响可以采用均衡 措施来加以改善。
13．随参信道的三个特点是：传输损耗随时间变化、传输延时随时间变化 和 衰落 。
14．在模拟通信系统中注重强调变换的 线性关系 。
15．在调制技术中通常又将幅度调制称之为 线性调制 ，而将频率调制和相位调制称之为非线性调制 。
16．DSB 、SSB 、VSB 三种调制方式，其已调信号所占用带宽大小的关系为DSB ＞ VSB ＞ SSB 。
二进制数字调制系统的性能比较
二进制数字调制系统的性能比较应用物理07-1班 3070950103 安迎波1.引言数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。
为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。
在这个过程中就要用到数字调制。
一般说来，数字调制技术可分为两种类型：(1) 利用模拟方法去实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；(2) 利用数字信号的离散取值特点键控载波， 从而实现数字调制。
第(2)种技术通常称为键控法， 比如对载波的振幅、频率及相位进行键控，便可获得振幅键控(ASK)、 频移键控(FSK)及相移键控(PSK)调制方式。
键控法一般由数字电路来实现， 它具有调制变换速率快，调整测试方便，体积小和设备可靠性高等特点。
本篇的目的在学习以上三种调制的基础上，通过Systemview 仿真软件，实现对2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 等数字调制系统的仿真，同时对以上系统进行性能比较。
2 二进制振幅键控 2ASK2.1调制系统：实验原理：2ASK 的实现在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。
一种是最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK ）。
二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。
这种方法最初用于电报系统，但由于它在抗噪声的能力上较差，故在数字通信中用的不多。
但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。
二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种：相干解调和非相干解调，即包络检波和同步检测。
非相干解调系统设备简单，但信噪比小市，相干解调系统的性能优于相干解(a )模拟调制法（相乘器法）开关电路(t)(b)通-断键控(OOK,On-Off Keying )二进制不调系统。
2ASK 解调器原理框图：2.2调制解调系统： 系统相关参数：基带信号频率=50HZ ，电平=2，偏移=1，载波频率=1000HZ 模拟低通频率=225HZ,极点数为3.系统运行时间为0.3S ，采样频率=20000HZ 。
樊昌信通信原理第7章 数字调制(7版)
1
式中，n1c(t) 和 n2c(t) 均为低通型高斯噪声，( 0，
n
2
)
判决 规则
x1 > x2 时，判为“1” x1 x2 时，判为“0”
x1 (t )
定时 脉冲 抽样 判决器 输出
Pe
发 “1” 错判为“0”的概率为
x2 ( t )
P(0 /1) P( x1 x2 ) P( x1 - x2 0)
带通 滤波器
1
相乘器
低通 滤波器 定时 脉冲 低通 滤波器
x1 (t )
抽样 判决器 输出
发送端
信道
yi ( t )
带通 滤波器
y1 (t )
2 cos 1t
相乘器
sT (t ) ni (t )
Pe
2
x2 ( t )
y2 (t )
2 cos 2t
发“1”时：
y1 (t ) a cos 1t n1 (t )
b0 =b / n 归一化门限值 发“0”错判为“1”的概率为
P (1 / 0) P (V b) f 0 (V )dV
b
b
2 2 V V 2 / 2 n2 b2 / 2 n b0 /2 e dV e e n2
系统的总误码率为
Pe P (1) P (0 / 1) P (0) P (1 / 0)
K
a = kA
发“1”时 发“0”时
ni (t )
a cos c t ni (t ) yi (t ) ni (t ) 0
a cos c t n(t ) y (t ) n(t ) 0
发“1”时 发“0”时
#21二进制数字调制系统
莱斯分布
– 解调支路2输出： x0(t) ni2(t)nQ 2(t)
瑞利分布
2FSK 的误比特率（非相干解调）
x1(t)[AnI(t)2 ]nQ 2(t) x0(t) ni2(t)nQ 2(t)
• 如果x1(t)<x0(t)则出现误码： Pe 1 P ( x1 x 0 ) f 1 ( x1 ) f 0 ( x 0 )dx 1dx 0
2ASK 的误比特率（相干解调）
• 求误比特率
f 0( x )
f 1( x )
D
0
A
x
pe1p(xD)f1(x)dx
D
p e1
p e0
D
1 e
2sn
x p(x [2 sA n 2)2]d
x11er(fDA)
22
2sn
pe0p(xD) Df0(x)dx
1
• 式中：
率密度曲线的交点，即最佳判决点DG
s f0(x)
f 1 ( D G ) f 2 ( D G ) D G D G 0n
f 1( x )
s s f0
(
x)
x
s
2 n
f1(x)
x
2
e
x2
2s
2 n
I0(A2x)e(x22sn A 22)
n
n
0
p e1
D
p e0
DG
x
A2
2sn2
lnI0(Asn2D G)r
D
s 1-
D
x σn2
IO(
Ax)e(x22sn A 2 2)dx 2 n
2ASK 的误比特率（非相干解调）
(完整版)通信原理——第七章
获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
(a) 振幅键控 （ASK）
(b) 频移键控
(FSK) 正弦载波的三种键控波形
(c) 相移键控
(PSK)
绝对相移键控PSK 相对相移键控DPSK
7.1 二进制数字调制原理
7.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
1
0
0
1
s(t)
课件
第7章
数字带通传输
通信原理（第7版） 樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
第7章 数字调制
7.1 二进制数字调制原理 2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.3 二进制数字调制系统的性能比较
7.4 多进制数字调制原理（了解）
7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能（×）
➢ 数字调制：用数字信号控制载波某个参数的过程 ➢ 用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号 。 ➢ 数字带通传输系统（或 数字频带传输系统）：包括调制和解调过程的数
字传输系统 ➢ 调制的作用：
将信号频谱搬移至最佳频段 多路复用，高效利用信道 提高传输质量
数字调制方式：用数字基带信号改变 正弦型载波 的 幅度、频率 或 相
1. 2ASK基本原理
Ts
t
振幅键控是利用载波的幅度变化来
载波
t
传递数字信息，而其频率和初始相
位保持不变。
2ASK
t
2ASK信号的一般表达式可以写为
e2ASK (t) s(t) cosct 单极性
无线通信模拟试题一
无线通信模拟试题一一．填空题（本大题共4小题，每空2分，共20分）1.对于点对点通信，按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为________、半双工、及________三种。
2.电波传播的常见类型有地波、________、________和散射传播。
3.基于多径时延扩展可以将小尺度衰落分为______衰落和________衰落，基于多普勒频率扩展可以将小尺度衰落分为______衰落和________衰落。
4.数字频移键控是用________ 来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制________ 。
二．选择题（本大题共5小题，每题2分，共10分）1. 以下关于数字通信主要优点的说法不正确的是（）。
(A) 抗干扰、抗噪声性能好(B) 差错可控、易加密(C) 频带利用率高(D) 易于与现代技术相结合2. 相干检测时，在相同误码率条件下，信噪比要求最小的是（）。
(A) 2ASK (B) 2FSK (C) 2PSK (D) 2DPSK3. 与二进制数字调制系统相比，以下关于多进制调制系统特点不正确的是（）。
(A) 在码元速率相同条件下，可以提高信息速率(B) 在接收机输入信噪比相同条件下，误码率比相应的二进制系统要低(C) 在信息速率相同条件下，可降低码元速率，以提高传输的可靠性(D) 设备复杂4. 在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传送的通信方式是（）。
(A) 单工(B) 半双工(C) 全双工(D) 上述三种均不是5. 用载波信号相位来表示数字数据的调制方法称为（）键控法。
(A) 相移(B) 幅移(C) 频移(D) 混合三. 判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分）1.（）2ASK 的相干解调比非相干解调容易设置最佳判决门限电平。
2.（）在数字调制中，根据已调信号的结构形式可分为线性调制和非线性调制。
3.（）平均意见得分（MOS）是评价数据业务服务质量的标准。
4.（）在接收机输入信噪比相同条件下，多进制数传系统的误码率比相应的二进制系统要高。
7.2 二进制数字调制抗噪声性能
Communication
Ch7 数字调制传输系统
同理，
r 1 P (1 0) erfc 2 2
所以，2FSK同步检测时的总误码率为
Pe P (0)P (1 0) + P (1)P (0 1) 1 r erfc 2 2 r r >>1 1 e 2 2 r
CUMT LIShiyin 8
误判
Communication
7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能
Ch7 数字调制传输系统
当发送码元为“1”，错误接收为“0”的概率
P (0 1) P (V b) +0 f1 (V )dV V aV (V 2 + a 2 ) 2 n dV 1 + 2 I 0 e 2 b n n
B 2 RB 9.6 × 10 Hz
6
2 n n0 B 1.92 × 10 W 8 2 2 r a (2 n ) 26 >> 1
(1) 包络检测法解调时系统的误码率为
1 r 1 6.5 Pe 2 e 4 2e 7.5 × 10 4
(2) 同步检测法解调时系统的误码率为
包 络 分 布
V aV (V 2 + a 2 ) 22 n 发“1”时, , f1 ( V ) 2 I 0 2 e n n 广义瑞利分布 V 2 2 V f 0 (V ) e n
2 n2
, ，发“0”瑞利分布
2009 Copyright
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发送"0"时
波形 y (t ) R (t ), n
a + nc (t ), 发送"1"时 x(t ) 发送“0"时 nc (t ),
通信原理第7章 二进制调制抗噪声性能
r 1 Pe erfc 2 2
2FSK包络检波法的抗噪声性能分析
带通 滤波器 包络 检波器 定时脉冲
1
e2 FSK (t )
输出
抽样 判决器
带通 滤波器
2
包络 检波器
7.2 二进制调制系统的抗噪声性能
发“1”时两个支路的包络检波输出为：
V1 (t ) V2 (t )
发“ 1”时是正弦波加窄带随机过程，发“ 0” 时是窄带随机过 程，包络检波之后输出包络：
[a n (t )]2 n 2 (t ) c s V (t ) 2 2 n ( t ) n s (t ) c 发"1"时 发"0"时
7.2 二进制调制系统的抗噪声性能
[a n (t )]2 n 2 (t ) c s V (t ) 2 2 n ( t ) n s (t ) c 发"1"时 发"0"时
上式表明，当P(1) 、 P(0)及f1(x)、f0(x)一定时，系统的 误码率Pe与判决门限b的选择密切相关。
7.2 二进制调制系统的抗噪声性能
从曲线求解最佳门限 条件：P(0)=P(1) 从阴影部分所示可见，误码率 Pe 等于图中阴影的面积。 若改变判决门限b，阴影的面积将随之改变，即误码率Pe的大 小将随判决门限b而变化。 当判决门限 b取 f1(x) 与 f0(x)两条曲线相交点 b*时，阴影的 面积最小。即判决门限取为 b* 时，系统的误码率 Pe 最小。这 个门限b*称为最佳判决门限。
1
7.2 二进制调制系统的抗噪声性能
2FSK中，抽样判决器将两路信号做比较。因此，误码率 表达式与2ASK的情况不一样：
通信原理期末考试复习题
通信原理期末考试复习题1、某个信息源由“1”、“0”两个符号组成。
其出现概率分别为1/4、3/4，则信息源中符号“1”的信息量为（ 2 ）bit。
2、若⼀平稳随机过程的⾃相关函数为R(τ)，则R(0)是该平稳随机过程的（总）功率。
3、若语⾳信号的频率在300-3400Hz之间，则按照抽样定理理论上信号不失真的最⼩抽样频率为（6800 ）Hz。
4、在相同信噪⽐的情况下，采⽤相⼲检测法对2ASK、2PSK和2FSK解调之后，误码率最低的是（2PSK ）。
5、通信系统中的同步类型主要有载波同步、（位同步）、群同步和⽹同步。
6、设有⼀个信号可表⽰为：t≥0时，x(t)=4exp(-t)；t≥0时，x(t)=0。
则该信号是功率信号还是能量信号？（能量信号）。
7、对⼀模拟信号进⾏数字化时，若抽样频率为1000Hz，量化电平数为16，则数字信号的传输速率为（4000 ）b/s。
8、为了能纠正2个错码，同时检测3个错码，则要求的最⼩码距为（ 61、某个信息源由A、B、C、D四个符号组成，出现概率均为1/4。
这些符号分别⽤⼆进制码组00、01、10、11表⽰。
若每个⼆进制码元⽤宽度为5毫秒的脉冲传输，则该信息源的平均信息速率和码组速率分别为（ C ）。
A、200b/s和200波特B、100b/s和200波特C、200b/s和100波特D、100b/s和100波特2、模/数转换的三个步骤是依次（ A ）。
A、抽样、量化和编码B、量化、抽样和编码C、量化、抽样编码和D、编码、量化和抽样3、模拟通信系统中的线性调制⽅式主要有（ B ）。
A、单边带调制、相位调制、双边带调制、频率调制B、振幅调制、单边带调制、残留边带调制、双边带调制C、单边带调制、残留边带调制、双边带调制、频率调制、振幅调制D、单边带调制、相位调制、双边带调制、残留边带调制5、⽆码间串扰系统的传输函数的特性为（ B ）。
A、传输函数为实函数，且在带宽W处偶对称B、传输函数为实函数，且在带宽W处奇对称C、传输函数为虚函数，且在带宽W处偶对称D、传输函数为虚函数，且在带宽W处奇对称6、右图中表⽰的调制⽅式为基本的数字调制系统中的哪种调制⽅式（ C ）。
第六章数字调制系统(2)抗噪声性能
设对第k个符号的抽样时刻为kTs，则x(t)在kTs时刻的抽样值
是一个高斯随机变量。因此，发送“1”时，x的一维概率密度函 数为
a + nc (kTs ) x = x (kTs ) = nc (kTs )
发送“1”时 发送“0”时
( x − a)2 f1 ( x ) = exp− 2 2σ n 2π σ n 1
12
《通信原理》九江学院 通信原理》
1．包络检波
由2FSK的解调，进入抽样判决的是两路包络： 2FSK的解调 进入抽样判决的是两路包络 的解调， 两路包络：
发1时，ω 2通道只有噪声
ω1通道的包络：V1 (t ) = [a + nc (t )]2 + ns 2 (t ) ω 2通道的包络：V2 (t ) = nc 2 (t ) + ns 2 (t )
1 b Pe 2 = ∫ f 0 ( x)dx = [1 − erf ( )] 2 b 2 2σ Pe = P (1) Pe1 + P (0) Pe 2 在等概，并且化为归一化值后
∞
4
1 1 −r / 4 Pe = erfc( r / 2)当r >> 1 = e 2 πr
《通信原理》九江学院 通信原理》
2
《通信原理》九江学院 通信原理》
– 二进制振幅键控(2ASK)系统的抗噪声性能
• 同步检测法的系统性能 – 分析模型
发送端
信道
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
抽样 判决器
输出
sT (t) ni (t)
yi (t)
y(t)
2cos ct ω
x(t)
P e
定时 脉冲
数字调制系统的性能比较
数字调制系统的性能比较衡量一个数字通信系统性能优劣的最为主要的指标是有效性和可靠性，下面主要针对二进制频移键控(2FSK)、二进制相移键控(BPSK)、二进制差分相移键控(DBPSK)以及四进制差分相移键控（DQPSK）数字调制系统，分别从误码率、频带利用率、对信道的适应能力以及设备的可实现性大小几个方面讨论。
1. 误码率通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。
在数字通信系统中，信道噪声有可能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。
在信道高斯白噪声的干扰下，各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比，而误码率表达式的形式则取决于解调方式：相干解调时为互补误差函数(/)erfc r k形式（k只取决于调制方式），非相干解调时为指数函数形式。
图1和图2是在下列前提条件下得到：①二进制数字信号“1”和“0”是独立且等概率出现的；②信道加性噪声n(t)是零均值高斯白噪声，单边功率谱密度为0n，信道参恒定；③通过接受滤波器后的噪声为窄带高斯噪声，其均值为零，方差为2n σ；④由接收滤波器引起的码间串扰很小，忽略不计；⑤接收端产生的相干载波的相位差为0。
调制方式eP解调方式相干解调非相干解调2ASK 1(/4)2erfc r/412re-2FSK 1(/2)2erfc r/212re-BPSK 1()2erfc r—DBPSK ()erfc r 12r e-图1 各种数字调制系统误码率图2 二进制数字调制系统的误码率曲线DQPSK(2sin )2erfc r M —图3a MDPSK 信号误码率曲线 图3b MPSK 信号的误码率曲线(1) 通过图1从横向来看并结合图2得到：对同一调制方式，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率，相干解调方式的抗噪声性能优于非相干解调方式。
但是，随着信噪比r的增大，相干与非相干误码性能的相对差别越不明显，误码率曲线有所靠拢。
(2) 通过图1从纵向来看：①若采用相干解调，在误码率相同的情况下，2224ASK FSK BPSK r r r ==，转化成分贝表示为22()3()6()ASK FSK BPSK r dB dB r dB dB r dB =+=+，即所需要的信噪比的要求为：BPSK 比2FSK 小3dB ，2FSK 比2ASK 小3dB ；BPSK 和DBPSK 相比，信噪比r 一定时，若()e BPSK P 很小，则()()/2e DBPSK e BPSK P P ≈，若()e BPSK P 很大，则有()()/1e DBPSK e BPSK P P ≈，意味着()e DBPSK P 总是大于()e BPSK P ，误码率增加，增加的系数在1~2之间变化，说明DBPSK 系统抗加性白噪音性能比BPSK 的要差；总之，使用相干解调时，在二进制数字调制系统中，BPSK 的抗噪声性能最优。
二进制数字调制系统抗噪声性能
2
2 n
其中
erfc (x)
2
x eu2 du
总的误码率为
Pe P(0)Pe0 P(1)Pe1
当P(0)=P(1)时，总的误码率为
Pe
1 erfc ( 22
a ) 1 erfc (1
2 n 2 2
1 erfc( r 2) 2
2
n2 )
当r>>1时，近似地 Pe
a er / 4
r
式中, b0=
b
n
可看为归一化门限值，r
a2
2
2 n
❖ 发送为0的错误概率为包络值V大于门限 值b的概率，即
p(1/ 0) p(v b) b f0(v)dv
v
ev
2
/
2
2 n
dv eb02 / 2
b 2 n
若发送“１”符号的概率为P(1)，发送“０” 符号的概率为P(0)，则系统的总误码率Pe为
1. 2FSK包络检波法的性能
当发送“1”符号时，两个包络检波器的输出 为
V1(t) [a nc (c)]2 ns2 (t)
V2 (t) nc 2 (c) ns2 (t)
V1服从广义瑞利分布，V2服从瑞利分布。 V1、V2的一维概率密度函数分别为
f1 (v)
v
2 n
I
0
( av
2 n
6.3.1通断键控(OOK)系统抗噪声性能
接收端带通滤波器输出波形为
y(t
)
[a
nc nc (t
(t)]cosct ) cosct ns
ns (t) sin (t) sin ct
ct
发送1 发送0
1. 包络检波法的系统性能
二进制数字调制系统的抗噪声性能
n(t)
带通滤波 器
y (t) ni(t)
作用：让有用信号通过，滤除带外噪声
带宽 B = B已调信号 B2ASK=B2PSK=B2DPSK=2RB B2FSK=|f2-f1|+2RB
宽带的白噪声经此带通滤波器后，就成为了窄带白噪声:
窄带白噪声的表达式： ni (t) nc (t)cos ct ns (t)sin ct
18
X
1、同步检测法系统性能
正态分布
y1 (t )
BPF1
发送端
sT (t)
yi (t)
信道
n(t )
f1 中心频率
f2
BPF2
y2 (t)
z1 (t )
x
LPF
2 cos 1t
z2 (t)
x
LPF
2 cos 2t
解调器
x1 (t )
判决规则？
抽 样 s(t)
判决器
x2 (t ) 定时脉冲
t
ni
(t ),
发“1” 发“0”
信道
yi(t)
n(t)
带通滤波 器
y (t)
ni(t)
ni (t) nc (t)cos ct ns (t)sin ct
y(t)
A cos nc (t)
c t cos
nc (t) cos ct ns (t) sin ct ns (t) sin ct
15
X
解： 带通滤波器BPF带宽 = B2ASK = 2RB
B 2RB 2 9600 19200 Hz
输出噪声平均功率
2 n
n0 B
1.536
本章要点二进制数字调制系统二进制数字调制系统的频谱分析...
/2系统
/4系统 第三部分 数字通信系统与信号传输 34
第六章 数字调制系统 （3）4PSK(QPSK)的波形图
首先将二进制变为四进制。将二进码元的每两个比特编为一 组，可以有四种组合(00，10，01，11)，然后用载波的四种 相位来分别表示它们。
第三部分 数字通信系统与信号传输 35
第六章 数字调制系统
第三部分 数字通信系统与信号传输 38
第六章 数字调制系统
（5）产生方法
第三部分 数字通信系统与信号传输 39
第六章 数字调制系统 （6）解调
第三部分 数字通信系统与信号传输 40
第六章 数字调制系统
§6.5 现代数字调制技术
一、正交振幅调制(QAM)
振幅与相位相结合的调制方式 --常称为数字复合调制方式。 一般的复合调制称为幅相键控 (APK) ，两个正交载波幅相键控 称为正交振幅调制(QAM)。
第三部分 数字通信系统与信号传输 23
第六章 数字调制系统
ASK信号的实质是将上述 功率谱密度搬移到±fc处
P2 ASK (f )
1 Ps (f fc ) Ps (f fc ) 4
第三部分 数字通信系统与信号传输 24
第六章 数字调制系统
可见，传输2ASK信号的带宽是基带脉冲波形带宽的两倍
载波
1 －0相位
0 －相位
第三部分 数字通信系统与信号传输 14
第六章 数字调制系统 （4）产生方式
a.模拟法
b.数字键控法
“1”
“0”
第三部分 数字通信系统与信号传输 15
第六章 数字调制系统 2.二进制相对相移键控(2DPSK) 在绝对调相方式中，发送端是以某一个载波相位作基准，然后 用相位相对于基准相位的绝对值(0或π)来表示数字信号。因而在接 收端也必须有这样一个固定的基准相位作参考。如果这个参考相位 发生变化(0 →π或π→0)，则恢复的数字信号也就会发生错误(“1” →“0”或“0”→“1”)。这种现象通常称为2PSK方式的“倒π现象”或 “反向工作”。为了克服这种现象，实际中一般不采用2PSK方式， 而采用相对调相2DPSK方式。
二进制数字调制系统的抗噪性能及传输性能分析
武汉工业学院毕业论文论文题目：二进制数字调制系统的抗噪性能及传输性能分析姓名李玲学号071203208院（系）数理系专业电子信息科学与技术指导老师程光晖2011年6月8日目录摘要 .................................................................................................................................. - 3 - Abstract ............................................................................................................................. - 4 - 引言 .................................................................................................................................. - 5 - 1. 二进制数字调整系统的调制解调原理 ..................................................................... - 6 -1.1二进制振幅键控（2ASK） ............................................................................... - 6 -1.1.1调制原理 ................................................................................................... - 6 -1.1.2解调原理 ................................................................................................... - 7 -1.2二进制频移键控（2FSK) .................................................................................. - 8 -1.2.1调制原理 ................................................................................................... - 8 -1.2.2解调原理 ................................................................................................... - 9 -1.3二进制相移键控（2PSK) ................................................................................ - 10 -1.3.1调制原理 ................................................................................................. - 10 -1.3.2解调原理 ................................................................................................. - 10 -1.4二进制差分相位键控（2DPSK）.................................................................... - 11 -1.4.1调制原理 .................................................................................................. - 11 -1.4.2解调原理 ................................................................................................. - 12 -2. 二进制数字调制系统的抗噪声性能 ....................................................................... - 13 -2.1 数字调制系统无码间串扰条件 ...................................................................... - 13 -2.2 2ASK系统的抗噪声性能 ................................................................................ - 14 -2.3 2FSK系统的抗噪声性能................................................................................. - 16 -2.4 2PSK/2DPSK系统的抗噪声性能 ................................................................... - 17 -3.二进制数字调制系统的传输性能比较与分析 ......................................................... - 19 -3.1 二进制调制系统的频带宽度与频带利用率 .................................................. - 19 -3.2 二进制调制系统的误码率 .............................................................................. - 21 -3.3 二进制调制系统对信道特性变化的敏感性 .................................................. - 22 -4. 二进制数字调制解调仿真实验 ............................................................................... - 23 -4.1 MATLAB软件及Simulink建模环境介绍 ..................................................... - 23 -4.2 模型的建立及其仿真 ...................................................................................... - 23 -4.2.1 2ASK系统模型的建立及其仿真 .......................................................... - 23 -4.2.3 2PSK系统模型的建立与仿真............................................................... - 29 -4.2.4 2DPSK系统模型的建立与仿真............................................................ - 31 -4.3 仿真结果分析、总结与展望 .......................................................................... - 33 - 结束语 ............................................................................................................................ - 34 - 谢辞................................................................................................................................ - 35 - 参考文献 ........................................................................................................................ - 36 -通信系统中的主要性能指标指的是系统的有效性及可靠性。
cp7_2二进制数字调制原理-2ASK
单极性NRZ矩形脉冲，周期TB
1, g (t ) 0, 0 t TB 其它
0, an 1,
发送概率为 P 发送概率为 1 P
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-2-4
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
则2ASK信号可表示为：
cos c t 0
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-2-8
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
若s(t)的功率谱为Ps(f)，且e (t)=s(t)cosω ct，则： Pe(f)=1/4[Ps(f+fc)+ Ps(f-fc)]。 证明： Ps(f)=F[Rs(τ )]， Pe(f)= F[Re(τ )] Re(τ )=E[e (t)e (t+τ )] = E[s(t)cosω ct·s(t+ τ )cosω c(t+τ )] = E{s(t) s(t+τ )·(1/2)[cosω cτ + cosω c(2t+τ )]} = (1/2) cosω cτ E[s(t)s(t+ τ )]
2ASK的解调
非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法)。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-2-16
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
非相干解调(包络检波法)
包络检波器
e 2ASK ( t ) 带通 滤波器 a 全波 整流器 b 低通 滤波器
输出信号的包络
c
抽样 判决器
d 输出
7-2-13
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
解：(1)
R B 103 B
3 103 每个码元内有 =3个载波波形 3 10
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Rs=1000(B) 所以每个码元中包含2000个载波周期。 (2)
B 2 f s 2 Rs 2000( Hz )
7-3、设某2FSK传输系统的码元速率为1000B， 已调信号的载频分别为1000Hz和2000Hz。发送 数字信息为011010：(1) 并画出2FSK信号的时间 波形；(2)试讨论这时的2FSK信号应选择怎样的 解调器解调；(3)试画出2FSK信号的功率谱密度 示意图。 解：(1)2FSK信号波形如图：
x( t ) a nc ( t )
nc ( t ) 0
nc ( t )
2
( x a )2 2 2
2
x(t)是均值为a的高斯过程
1 f1 ( x ) e 2
当发送信号为"0"时， 带通滤波器输出为
y( t ) ni ( t ) nc ( t ) cos c t ns ( t ) sin c t
0 b
a
x
信号的平均功率
噪声平均功率 接收信噪比
N
a S 2
2
2
S a r 2 N 2
2
1 r a r Pe Q( ) Q( ) erfc( ) 2 4 2 2
二、 包络检波法的系统性能
y( t ) st ni t
接收带通滤波器的输出为：
A cos c t nc ( t ) cos c t ns ( t ) sin c t，发“1” 发“0” nc ( t ) cos c t ns ( t ) sin c t，
1、不同类型的键控信号的比较
.误比特率相同时
r2 PSK : r2 FSK : r2 ASK 1 : 2 : 4
r2 PSK ,dB r2 FSK ,dB r2 ASK ,dB 3dB 3dB
.当解调器输入信噪比相同时
Pb , 2 PSK Pb , 2 FSK Pb , 2 ASK
y( t ) a cos c t ni ( t ) [a nc ( t )]cos c t ns ( t ) sin c t
与相干载波2cosωct相乘
2 cos c t 1 cos 2c t
2
2 cos c t sin c t sin 2c t
经低通滤波器后，
.传输带宽
B2 ASK B2 PSK
B2 FSK B2 ASK , B2 PSK
7.2、设某OOK系统的码元传输速率为1000B，载波 信号为Acos(4 ×106t)：(1)试问每个码元中包含多少 个载波周期?(2)求OOK信号的第一零点带宽。
解：(1)
4 10 6 fc 2 10 ( Hz ) 2
相干ASK 非相干ASK
相干FSK 非相干FSK
1 4 e 2
Q( r )
Q ( 2r )
r 1 2 e 2
相干PSK 延迟DPSK
1 r e 2
三种数字调制系统的pe ~ r 曲线
1、同一类型的键控信号的比较
相干方式 Pb 性能 条件
Q( x )
非相干方式
1 e 2
x 2
略好
略差
需要相干载波 不需要相干载波
0
Ud
A
p(1/0)
x
p(0/1)
发“1”错判为“0” 的概率为
Ud P (0 / 1) P ( x U d ) f1 x dx 0
发“0”错判为“l”的概率为
P (1 / 0) P ( x U d ) f 0 ( x )dx Ud
则系统的总误码率为 ：
Pe P (1) P (0 / 1) P (0) P (1 / 0)
(3)2FSK信号的功率谱密度示意图：
(2)不能用包络检波法解调，因为两个2ASK信 号的频谱重叠，上、下两个支路的带通滤波器不可 能将两个2ASK信号分开。 可以采用过零检测解调器解调此信号。
经包络检波器检测，输出包络信号：
发“1”时，一维概率密度函数服从莱斯分布； 发“0”时，一维概率密度函数服从瑞利分布。
x( t )
A nc ( t )
2 2 nc ( t ) ns ( t )，发“0”
2
2 ns ( t )，发“1”
f(x) f0(x)
A/2
f1(x)
与相干载波2cosωct相乘， 再经低通滤波器后
x( t ) nc ( t )
1 f0 ( x ) e 2
x2 2 2
x b时，判为 "1" x b时，判为 "0"
当P(1)=P(0)时，
f0(x)
f1(x)
1 b 1 Pe f1 ( x )dx f 0 ( x )dx 2 2 b a 最佳判决门限为 b 2 2 x 1 2 2 x 1 Pe e dx 设 z , 则 dz dx b 2 2 z a 1 Pe a e 2 dz Q ( 2 ) 2 2
使误码率最小时的门限为最佳门限，其值为
Ud Ud
A/ 2
系统的误码率近似为：
Pe
r 1 4 e
2
r A /( 2
2
2 n)
表示信噪比。
二、FSK和PSK的系统性能
相干FSK的误比特率
1 r Pe Q( r ) erfc( ) 2 2
非相干FSK的误比特率
相干PSK的误比特率
7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.2.1 ASK系统的抗噪声性能
n(t ) s2ASK(t)
一、同步检测法的系统性能
带通滤 波器 低通滤 波器
抽样判 决器
定时 脉冲
输出
2cosωct
a cos c t 发送"1"时 s2 ASK ( t ) 发送"0"时 0
当发送信号为"1"时， 带通滤波器输出为1 Pe e 2 Nhomakorabea
r 2
1 Pe Q( 2r ) erfc( r ) 2
1 r Pe e 2
延迟解调2DPSK的误比特率
7.3 二进制数字调制系统的性能比较
.基带信号是NRZ码
基带信号的谱零点带宽 方式 误比特率
r Q( ) 2r
1 f s Rs T
近似带宽 2 fs 2fs+│f2-f1│ 2 fs