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
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 。
通信原理试卷多套
通信原理课程考试卷1一、填空题(每空1分，共计20分)1、已知某数字传输系统传送二进制码元的速率为1200B/s ，码元等概率出现，该系统的信息速率为 ；若该系统改成传送16进制信号码元，码元等概率出现，码元速率为2400B/s ，则这时的系统信息速率为 。
2、已调波00()5cos cos 5sin sin m m s t t t t t ωωωω=•±•是 调幅方式。
其调制信号f(t)为 ，载波C(t)= 。
解调时，相干载波为 时，可解调恢复原信号。
3、同步技术包括 、 、 、 。
4、4个独立信源的最高频率分别为1 kHz 、1 kHz 、2 kHz 、2 kHz ，采用时分复用方式进行传输，每路信号均采用8位二进制数PCM 编码。
该系统中满足抽样定理的最小抽样频率为 ，一帧中包含 路抽样信号集，每个时隙占有的时间宽度为 ，每个码元宽度为 ，码元传输速率为 。
5、PSK 系统的基带调制信号码型为 码型，波形为 ，PSK 信号相当于模拟调制的 或 调制方式，传输带宽为 。
二、选择题(每题2分，共计10分)1、设一个随机过程()2cos(2)t t ξπθ=+，θ是一个离散随机变量，且(0)1/2,(/2)1/2,P p θθπ====则E (1)ξ为（ ）A 、1B 、2C 、4πD 、2π 2、黑白电视图像每帧含有8000个像素，每个像素有16个等概出现的亮度等级。
要求每秒钟传输30帧图像。
若信道输出S/N=255，传输该黑白电视图像所要求的信道的最小带宽为（ ）。
A 、240KHzB 、12KHzC 、120KHzD 、360KHz3、设某信道传输单边带调制信号，并设调制信号m(t)的频带限制于5 kHz ，载频是100 kHz ，若接收机的输入信号加至包络检波器进行解调前，先经过一个带宽为5 kHz 理想带通滤波器，则该理想带通滤波器的中心频率为（ ）。
A 、5KHzB 、102.5KHzC 、100KHzD 、105KHz4、设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.5×10-3 W/Hz，在该信道中传抑制载波的双边带调制信号，并设调制信号m(t)的频带限制于5 kHz，载频是100 kHz，已调信号功率为10 kW。
2PSK与2DPSK系统性能分析
2PSK与2DPSK系统性能分析2PSK和2DPSK都是数字调制技术中的一种调制方式。
它们分别是二进制相移键控（2-phase shift keying，2PSK）和二进制差分相移键控（2-differential phase shift keying，2DPSK）。
2PSK是一种基本的调制方式，它将每个比特映射到一个相移角度。
具体地说，1比特映射到0°的相位偏移，0比特映射到180°的相位偏移。
因此，在2PSK中，相位谱只有两个离散的相位值。
2DPSK是在2PSK的基础上引入了相邻符号的相对相位差（differential phase），而不是绝对相位值。
具体来说，在2DPSK中，1比特时，相对相位差为0°，0比特时，相对相位差为180°。
因此，2DPSK相位谱仍然只有两个离散的相位差。
两种调制方式的性能分析主要集中在误码率（bit error rate, BER）和功率效率上。
首先从误码率角度考虑，2PSK和2DPSK的误码率性能较为接近，都可以通过调制解调器的性能指标进行测量和分析。
2PSK的误码率与信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）有关。
通常误码率与SNR之间存在一个近似线性的关系，即误码率与SNR的负幂函数呈指数关系。
而2DPSK由于相对相位差的引入，在非理想时钟同步条件下的误码率性能相对较好。
它相对于2PSK能够提供更好的抗多径传播和同步偏差的能力，从而降低误码率。
其次从功率效率角度考虑，2PSK和2DPSK相对于传统的振幅调制技术来说，都具有更高的功率效率。
因为它们只使用两个离散的相位值来表示信息，相位是连续的，而振幅值是固定的。
相对于振幅调制技术，二进制相位调制技术能够更有效地利用信道带宽，提高信息传输速率。
而2DPSK相对于2PSK来说，实际上是在相邻符号间引入了相对相位差，进一步提高了功率效率。
总的来说，2PSK和2DPSK是两种在数字通信中常用的调制方式。
5.3二进制数字调制系统的抗噪声性能
Pe
分析其抗噪声性能
重庆大学通信工程学院
性能分析
数字通信原理
u () t 发 送 “ 1 ” 符 号 T () t 码元时间间隔Ts内，发送端输出的2ASK信号 s T 0 发 送 “ 0 ” 符 号
其中
A c o s t , 0 < t < T c s u () t T , 其 它 t 0
数字通信原理
分析二进制数字调制系统的抗噪声性能，也 就是分析在信道等效加性高斯白噪声的干扰 下系统的误码性能，得出误码率与信噪比之 间的数学关系。
在二进制数字调制系统抗噪声性能分析中， 假设信道特性是恒参信道，在信号的频带范 围内其具有理想矩形的传输特性(可取传输系 数为K)。噪声为等效加性高斯白噪声，其均 值为零，方差为σ 2。
P0 f0 x
P1 f1 x
当判决门限b取两条曲线 相交点b*时，阴影的面积 最小。这个门限就称为最 佳判决门限
0
b b*
a P(1/0)
x
重庆大学通信工程学院
P(0/1)
数字通信原理
最佳判决门限也可通过求误码率Pe关于判决门限b的最小值的方法得到 令 当
Pe 0 b
2 a P(0) n b ln 2 2 P(1 )
相干检测法的系统性能 包络检波法的系统性能
重庆大学通信工程学院
相干检测法的系统性能
数字通信原理
2ASK信号相干检测法的系统性能分析模型
发送端 信道 带通 滤波器 y ( t ) 相乘器 低通 滤波器 x ( t ) 抽样 判决器 输出
sT (t)
n i(t)
y i(t)
2cos(ct )
定时 脉冲
发送“0”符号时的抽样值x＝nc的一维概率密度函数
通信原理课程考试卷1
通信原理课程考试卷1一、填空题(每空1分，共计20分)1、已知某数字传输系统传送二进制码元的速率为1200B/s ，码元等概率出现，该系统的信息速率为 ；若该系统改成传送16进制信号码元，码元等概率出现，码元速率为2400B/s ，则这时的系统信息速率为 。
2、已调波00()5cos cos 5sin sin m m s t t t t t ωωωω=∙±∙是 调幅方式。
其调制信号f(t)为 ，载波C(t)= 。
解调时，相干载波为 时，可解调恢复原信号。
3、同步技术包括 、 、 、 。
4、4个独立信源的最高频率分别为1 kHz 、1 kHz 、2 kHz 、2 kHz ，采用时分复用方式进行传输，每路信号均采用8位二进制数PCM 编码。
该系统中满足抽样定理的最小抽样频率为 ，一帧中包含 路抽样信号集，每个时隙占有的时间宽度为 ，每个码元宽度为 ，码元传输速率为 。
5、PSK 系统的基带调制信号码型为 码型，波形为 ，PSK 信号相当于模拟调制的 或 调制方式，传输带宽为 。
二、选择题(每题2分，共计10分)1、设一个随机过程()2cos(2)t t ξπθ=+，θ是一个离散随机变量，且(0)1/2,(/2)1/2,P p θθπ====则E (1)ξ为（ ）A 、1B 、2C 、4πD 、2π 2、黑白电视图像每帧含有8000个像素，每个像素有16个等概出现的亮度等级。
要求每秒钟传输30帧图像。
若信道输出S/N=255，传输该黑白电视图像所要求的信道的最小带宽为（ ）。
A 、240KHzB 、12KHzC 、120KHzD 、360KHz3、设某信道传输单边带调制信号，并设调制信号m(t)的频带限制于5 kHz ，载频是100 kHz ，若接收机的输入信号加至包络检波器进行解调前，先经过一个带宽为5 kHz 理想带通滤波器，则该理想带通滤波器的中心频率为（ ）。
A 、5KHzB 、102.5KHzC 、100KHzD 、105KHz4、设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.5×10-3 W/Hz，在该信道中传抑制载波的双边带调制信号，并设调制信号m(t)的频带限制于5 kHz，载频是100 kHz，已调信号功率为10 kW。
各种二进制数字调制系统的比较
各种二进制数字调制系统的比较摘要: 一、传输带宽和频带利用率在码元速率相同的情况下，2ASK、2PSK 和2DPSK 占据的频带比2FSK 窄，均为，而2FSK 的带宽为，因此如果信道带宽紧张就不应考虑使用2FSK 方式。
频带利用率是数字传输系统的有效性指标...一、传输带宽和频带利用率在码元速率相同的情况下，2ASK、2PSK 和2DPSK 占据的频带比2FSK 窄，均为，而2FSK 的带宽为，因此如果信道带宽紧张就不应考虑使用2FSK 方式。
频带利用率是数字传输系统的有效性指标，它被定义为式中。
传码率在数值上与相同；B 表示传输带宽，频带利用率越高，说明系统的有效性越好，三种键控方式的频带利用率为2ASK/2PSK 和2DPSK：当收、发基带滤波器合成响应为升余弦滚降特性时，对于相位离散的2FSK：可见2PSK 和2ASK 的频带利用率高，系统有效性好；相位离散的2FSK 的频带利用率比其他的低。
故系统有效性低。
二、误码率二进制数字调制方式在不同接收情况下的误码率见表1。
从表中可见，在每一对采用相干解调和非相干解调的键控系统中，相干解调方式略优于非相干解调方式。
它们基本上是和之间的关系，而且随着它们将趋于同一极限值。
另外，三种相干（或非相干）方式之间，在相同的误码率条件下，在信噪比要求上2PSK 比2FSK 小3dB、2FSK 比2ASK 小3dB 。
由此看来，在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK 最好，2FSK 次之，2ASK 最差。
图1 是按表1 画出的误码率曲线。
表1 二进制数字调制系统误码率公式相干解调非相干解调相干解调非相干解调相干解调2DPSK相干解调差分相干解调图1 各种二进制数字调制系统的误码率曲线三、对信道特性变化的敏感性在选择数字调制方式时，还应考虑判决门限对信道特性的敏感性，我们希望判决门限不随信道变化而变。
在2FSK 系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值的大小来作出判决，不需要人为的设置判决门限。
通信原理专升本模拟题及详细答案
通信原理专升本模拟题及详细答案东北农业⼤学⽹络教育学院通信原理专升本作业题作业题（⼀）⼀：填空题1已知f(t)的傅⽴叶变换F(w),则kf(t)傅⽴叶变换为（）2相⼲解调的关键是产⽣⼀个（）（）的载波3设信号()())500sin(100200cos 2wt wt t x +=,它的最低抽样频率为（）4差错控制编码是对数字信号进⾏（）编码，它是（）编码。
5循环码是⼀种系统码，它不同于其他线性分组码的⼀个特点是它的（）性6⽆码间串扰的传输条件是（）。
7调制的⽬的是（）8按照（）差错控制编码可分为卷积码和分组码9⾃相关函数是（）函数，它在（）的值最⼤.10wt t f sin )(的希尔伯特变换为（）⼆：选择题1 模拟通信系统的质量指标⽤（）来衡量。
A 有效性，可靠性B 适应性，标准性C 经济性，适应性D 标准性，经济性2 ⾮线性调制分为（）和（）。
A 调频，调幅B 调频，调相C 调相，调幅D FSK,PSK3 下列说法正确是A ()()0,1=∞-=∞F F X XB ()()1,1=∞-=∞F F XX C ()()0,0=∞-=∞F F X X D ()()1,0=∞-=∞F F XX 4对⾼斯过程⽽⾔，⼴义平稳和狭义平稳是（）的，也即若⾼斯过程是⼴义平稳的，则它⼀定是（）的。
A 等价的，狭义平稳B 不等价的，⼴义平稳C 不能确定，不能确定D 不等价, 不能确定5由 n 级移位寄存器产⽣的m 序列，其周期为（），它的⾃相关有（）种取值A 2n ，2B 2+n ，2C 4n ，4 D12-n , 2 6 PCM 过程主要包括抽样（）（）A 量化，编码B 调频，调相C 调相，调幅D 抽样，调频7 已知⼀个奇偶检验码为1101011，它是（）检验码A 奇B 偶C ⾮奇⾮偶D 不能确定8 抽样是把（）连续的模拟信号转换为时间上（）的量化信号A 幅度，连续B 时间，连续C 幅度，离散D 时间，离散9 图书编号为ISBN 7-5053-0714-2（）国际统⼀图书编号A 是B 不是C 不确定D 可能是10 若对所有的t, ()012=t R ,则两个信号为（） A 互相关 B 独⽴ C 互不相关 D 不确定三：简答题1 试简述检错重发系统的三种⽅式的⼯作过程2 简述门限效应的定义及其特点3简答数字基带信号的码型设计的原则4 试简述误⽐特率和误码率的定义及其⼆者的关系四：解答题1，某离散信源由0，1，2，3四个符号组成，他们出现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/18,且每个符号出现的都是独⽴的，求消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。
通常采用多进制数字调制系统
b ×
相位选择法产生4PSK
输入 串 /并 变换 逻辑 选相 电路 4 5°1 35 °2 25 °3 15 ° 四相 载波产 生器 带通 滤波 器 输出
在2PSK信号相干解调过程中会产生180°相位模糊。 同样， 对4PSK信号相干解 调也会产生相位模糊问题，并且是0°、 90°、180°和270°四个相位模糊。因此， 在实际中更实用的是四相相对移相调制，即4DPSK方式。
数字信号频带传输
多进制调制
多进制数字调制系统
二进制数字调制系统是数字通信系统最基本的方式， 具有较好的抗 干扰能力。由于二进制数字调制系统频带利用率较低，使其在实际应用 中受到一些限制。在信道频带受限时 为了提高频带利用率，通常采用多 进制数字调制系统。其代价是增加信号功率和实现上的复杂性。 由信息传输速率Rb、码元传输速率RB和进制数M之间的关系 可知，在信息传输速率不变的情况下， 通过增加进制数M，可以降低码 元传输速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率。 由关系式
2 PSK
－4 0
－6 0 1 2Ts 1 Ts 3 2Ts 2 Ts f－fc
图6－４1 4进值数字相位调制信号功率谱
a
4PSK 信 号 可 以 采用正交调制 的方式产生， 正交调制器可
输入 串/ 并 变换 载波 振荡
× cos ct － 移相 2 sin ct 输出 ＋
以看成由两个
信 道
…
M
检波 器
带通 f1 带通 f2
输出
逻辑 电 路
抽样 判决 器
检波 器
接收 滤波 器
MFSK信号具有较宽的频 带，因而它的信道频带 利用率不高。多进制数 字频率调制一般在调制 速率不高的场合应用
QPSK,OQPSK,MSK
输入
串 /并 变换
45
逻辑选相电路
带通 滤波器
输出
135
225
315
四相载波发生器
4 四相差分相移键控（DQPSK）（续）
DQPSK信号的解调
相干解调（极性比较法） 这里码变换器的功能恰好与发送端的相反，它需要将判 决器输出的相对码恢复成绝对码。
平衡 调制器
低通 滤波器
抽样 判决
码元 形成
φ ＝ π 相 →“ 0 ” φ ＝ 0 相 →“ 1 ”
码反变换 1 1
0
1
0
a(t) b(t) c(t) d(t) cp(t) e(t) f(t)
-a a
bk 1 1 0 0 1 0 ak 0 0 1 0 1 1
2 二进制差分相移键控（DPSK）（续）
差分相干解调（相位比较法）
c
Ts
已调2DPSK信号 BPF a b
ak bk bk 1
4 四相相移键控（QPSK）
多进制数字调制的概念、特点
用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、频率和相 位，称为多进制数字调制。分为多进制数字振幅调制、 多进制数字频率调制以及多进制数字相位调制三种基本 方式。 多进制数字调制系统的特点 在相同的码元传输速率下（此时多元频带调制信号占 用与二元信号相等带宽 ，多进制数字调制系统的信息 传输速率高于二进制数字调制系统,因此提高了信道带 宽利用率。 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码 元传输速率低于二进制数字调制系统 多进制数字调制系统的抗噪声性能低于二进制数字调 制系统。
cos c t
输入
串/并 变换
2
移动通信中各类数字调制方式的分析比较
移动通信中各类数字调制方式的分析比较1.1 GMSK调制方式GSM系统GSM系统采用的是称为GMSK的调制方式。
GMSK 在二进制调制中具有最优综合性能。
其基本原理是让基带信号先经过高斯滤波器滤波，使基带信号形成高斯脉冲，之后进行MSK调制，属于恒包络调制方案。
它的优点是能在保持谱效率的同时维持相应的同波道和邻波道干扰，且包络恒定，实现起来较为容易。
目前，常选用锁相环(PLL)型GMSK调制器。
从其调制原理可看出，这种相位调制方法选用90°相移，每次相移只传送一个比特，这样的好处是虽然在信号的传输过程中会发生相当大的相位和幅度误差，但不会扰乱接收机，即不会生成误码，对抗相位误差的能力非常强。
如果发生相位解码误差，那么也只会丢失一个数据比特。
这就为数字化语音创建了一个非常稳定的传输系统，这也是此调制方式在第二代移动通信系统中得以广泛使用的重要原因。
但其唯一的缺点是数据传输速率相对较低，其频谱效率不如QPSK，并不太适合数据会话和高速传输。
因此，为提高传输效率，在GPRS系统中的增强蜂窝技术（EDGE）则运用了3π/8-8PSK的调制方式，以弥补GMSK的不足，为GSM向3G的过渡做好了准备。
1.2 PSK 类调制方式以基带数据信号控制载波的相位，使它作不连续的、有限取值的变化以实现传输信息的方法称为数字调相，又称为相移键控，即PSK。
理论上，相移键控调制方式中不同相位差的载波越多，传输速率越高，并能够减小由于信道特性引起的码间串扰的影响，从而提高数字通信的有效性和频谱利用率。
如四相调制（QPSK）在发端一个码元周期内（双比特）传送了２位码，信息传输速率是二相调制（BPSK）的2倍，依此类推，8PSK的信息传输速率是BPSK的3倍。
但相邻载波间的相位差越小，对接收端的要求就越高，将使误码率增加，传输的可靠性将随之降低。
为了实现两者的统一，各通信系统纷纷采用改进的PSK调制方式，而实际上各类改进型都是在最基本的BPSK和QPSK基础上发展起来的。
通信原理期末复习题
一、填空题2.为使基带脉冲传输获得足够小的误码率，必须最大限度地减小码间干扰和随机噪声干扰的影响。
3.对于点对点之间的通信，按信息传送的方向和时间关系，通信方式可以分为__单工通信__,__半双工通信__和__全双工通信___4.在香农公式中，一个连续信道的信道容量受“三要素”限制，这三要素是__带宽__,___信号功率__,___噪声功率谱密度__7.最常见多路复用方法有__频分__、___码分__和___时分__。
9．衡量数字通信系统性能指标是传输速率(有效性)和__差错率(可靠性)_两项指标。
10．八进制数字信号信息传输速率为600b/s，其码元速率为__200b/s__。
14．最常见的二进制数字调制方式有2ASK(二进制振幅键控)、_2FSK(二进制频移键控)_和_2PSK(二进制相移键控)_。
18. 在数字通信系统中，其重要的质量指标“有效性”和“可靠性”分别对应_传输速率_和_差错率_。
19. 为使基带脉冲传输获得足够小的误码率，必须最大限度地减小码间干扰和随机噪声干扰的影响。
25.最常见多路复用方法有__频分复用(FDMA)_、__码分复用(CDMA)_和__时分复用(TDMA)_。
26.高斯白噪声是指噪声的概率密度服从____高斯____分布，功率谱密度服从___均匀___分布。
28．已知二进制代码为11000010100000000101，其相应的AMI码为___+1-10000+10-100000000+10-1___。
29．导致数字系统误码的可能原因有___码间干扰___、___随机噪声干扰__和___传播衰落__。
30．在AM、ΔM、FM、PSK、MSK、DPSK、SSB等信号中能直接在数字基带系统中传输的有_____ΔM______，能直接在数字频带系统中传输的有_____ PSK、MSK、DPSK ______。
32．信道编码是抗干扰编码，它使得__误码率__下降，信源编码减少多余度编码，它使得__信息传输效率__提高。
通信原理实验报告三主要数字调制系统的抗误码性能的仿真比较
实验三主要数字调制系统的抗误码性能的仿真比较一、实验目的1.熟悉2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK等各种调制方式；2.学会对2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK等相应的主要解调方式下（分相干与非相干）的误码率进行统计；3.学会分析误码率与信噪比间的关系。
二、实验内容设定噪声为高斯白噪声, 对2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK等各种调制方式及相应的主要解调方式下（分相干与非相干）的误码率进行统计, 并与理论值进行比较, 以图形方式表示误码率与信噪比间的关系。
三、实验原理2ASK: 有两种解调方法: 非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。
其中包络检波法不需相干载波, 利用e0(t)波形振幅变化表示信息的特点, 取出其包络, 经抽样判决即可恢复数码。
相干解调需要与相干载波相乘。
2FSK: 常用的解调方法: 非相干解调（包络检波法）；相干解调；鉴频法；过零检测法及差分检波法。
将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调。
其中的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小, 可以不专门设置门限。
判决规则应与调制规则相呼应。
例如,若调制时规定“1”-》载频f1, 则接收时应规定: 上支路样值>下支路样值判为1, 反之则判为0.2PSK: 该方式中载波的相位随调制信号“1”或“0”而改变, 通常用相位0°或180°来分别表示“1”或“0”。
2PSK信号是以一个固定初相的未调载波为参考的。
解调时必须有与此同频同相的同步载波。
而2PSK信号是抑制载波的双边带信号, 不存在载频分量, 因而无法从已调信号中直接用滤波法提取本地载波。
只有采用非线性变换, 才能产生新的频率分量。
2DPSK: 由于2DPSK信号对绝对码{an}来说是相对移相信号, 对相对码{bn}来说是绝对移相信号。
因此, 只需在2PSK调制器前加一个差分编码器即可产生2DPSK信号。
解调：1、极性比较法（码变换法）（相干解调）, 此法即是2PSK解调加差分移码。
25-3 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
二、频带宽度
2ASK系统和2PSK(2DPSK)系统的频带宽度
B2 ASK = B2 PSK = B2 DPSK =
2FSK系统的频f1 +
2 Ts
6
3
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
r 2
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
1 erfc 2
erfc
( r)
1 −r e 2
3
( r)
二进制数字调制系统的性能比较
固定误码率下，不同数字调制方式所需信噪比的比较
Pe=10-5时，相干解调所需要的信噪比r 调制方式 2ASK 2FSK 2PSK 信噪比r 倍 36.4 18.2 9.1 分贝 15.6 12.6 9.6
二进制数字调制系统的性能比较
三、对信道特性变化的敏感性
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出
样值的大小来作出判决，不需要人为地设置判决门限， 因而对信道的变化不敏感。
在2PSK系统中，判决器的最佳判决门限为零，与接收
机输入信号的幅度无关。因此，接收机总能保持工作在 最佳判决门限状态。
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
第二十五讲 2PSK和2DPSK系统 的抗噪声性能
第三节 二进制数字调制系统的性能比较
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二进制数字调制系统的性能比较
一、抗噪声性能比较 二、频带宽度比较 三、对信道特性变化的敏感性
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通信原理试题
.模拟试题一一．填空题（共25 空）1. 通信是指由一地向另一地进行_信息/消息_______ 的有效传递。
2. 按消息由一地向另一地传递时传输媒质的不同，通信可分为_有线_______ 和__无线______ 两大类。
3. 模拟信号也称__连续信号______ ，其信号的某一参量可以取__无限个______ 数值，且直接与消息相对应；而数字信号是指信号的某一参量只能取_有限个_______ 数值，并且常常不直接与消息相对应。
4. 按消息传送的方向与时间不同，通信的工作方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信。
5. 数字通信中，按数字信号排列的顺序不同，可将通信方式分为串序传输和并序传输6. 通信的网络形式通常可分为三种：________ 、________ 和________ 。
7. 在数字通信中，称节拍一致为________ 或________ ，称编组一致为________ 或________ 。
8. 狭义信道通常按具体媒介的不同类型可以分为________ 和________ 。
9. 调制信道是从研究________ 和________ 的基本问题出发而构成的，它的范围是从________ 输出端到________ 输入端。
10. 高斯噪声是___________ 服从高斯分布的一类噪声。
二．选择题（共5 题）1. 以下属于无线通信的是：(A) 电缆通信(B) 光缆通信(C) 波导通信(D) 散射通信2. 信号没有经过调制而直接送到信道中传输的通信方式，我们称之为：(A) 数字通信(B) 模拟通信(C) 基带传输(D) 频带传输3. 信道中对信号传输影响最大的噪声类型是：(A) 无线电噪声(B) 内部噪声(C) 起伏噪声(D) 脉冲干扰4. 对一个频带限制在0 到f x 以内的低通信号进行抽样，其奈奎斯特速率f s 为：(A) f s =2 f x (B) f s = f x(C) f s =1/2 f x (D) f s =1/ f x5. 下列数字基带信号码型中不属于1B/1T 码的是：(A) AMI 码(B) CMI 码(C) HDB 3 码(D) PST 码三．判断题（共15 题）1. （）在通信系统中，信息源输出的信号称为基带信号。
二进制数字调制系统的性能比较
《通信原理》 第四十三讲§7．3 二进制数字调制系统的性能比较下面我们将对二进制数字通信系统的误码率性能、频带利用率、对信道的适应能力等方面的性能做进一步的比较。
一、 误码率表7-1 二进制数字调制系统的误码率公式一览表从横向来比较，对同一种数字调制信号，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。
从纵向来比较，在误码率一定的情况下，2PSK、2FSK 、2ASK 系统所需要的信噪比关系为e P 22224ASK FSK PSK r r r == (7.3-1) 将式(7.3-1)转换为分贝表示式为22()3()6()ASK dB FSK dB PSK dB r dB r dB r =+=+2 (7.3-2) 反过来，若信噪比r 一定，2PSK 系统的误码率低于2FSK 系统，2FSK 系统的误码率低于2ASK 系统。
图7-33 误码率与信噪比的关系曲线e P r 二、 频带宽度s T 若传输的码元时间宽度为， 222ASK PSK sB B T ==(7.3-3) 2212FSK sB f f T =−+(7.3-4) 从频带利用率上看，2FSK 系统的频带利用率最低。
三、 对信道特性变化的敏感性在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性的变化是否敏感。
在2F SK 系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。
在2P SK 系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
2ASK 系统，判决器的最佳判决门限为a /2(当P(1)=P(0)时)，它与接收机输入信号的幅度有关。
当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度将随着发生变化，从而导致最佳判决门限也将随之而变。
这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，因此，2ASK 对信道特性变化敏感，性能最差。
通过从几个方面对各种二进制数字调制系统进行比较可以看出，对调制和解调方式的选择需要考虑的因素较多。
习题答案(第六版)
兰州交通大学《通信原理》精品课程第一章绪论本章主要内容：（1）通信系统的模型与基本概念（2）通信技术的现状与发展（3）信息的度量（4）通信系统的主要性能指标本章重点：1．通信系统的一般模型与数字通信系统模型2．离散信源的信息量、熵的计算3．数字通信系统的主要性能指标：码元传输速率与信息传输速率以及它们的关系、误码率与误信率本章练习题：1-1.已知英文字母e出现的概率为，x出现的概念为，试求e和x的信息量。
查看参考答案o1-2．某信源符号集由A,B,C,D和E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为14，18，1 8，316和516。
试求该信息源符号的平均信息量。
查看参考答案o1-3.设有4个符号，其中前3个符号的出现概率分别为14，18，18，且各符号的出现是相对独立的。
试计算该符号集的平均信息量。
查看参考答案o1-4．一个由字母A、B、C、D组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A，01代替B，10代替C，11代替D，每个脉冲宽度为5ms.(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率;(2)若每个字母出现的可能性分别为 103,41,41,51====D C B A P P P P试计算传输的平均信息速率。
查看参考答案o1-5．国际摩尔斯电码用“点”和“划”的序列发送英文字母，“划”用持续3单位的电流脉冲表示，“点”用持续1个单位的电流脉冲表示；且“划”出现的概率是“点”出现概率的13。
(1)计算“点”和“划”的信息量；(2)计算“点”和“划”的平均信息量。
查看参考答案o1-6．设一信息源的输出由128个不同的符号组成，其中16个出现的概率为132，其余112个出现概率为1224。
信息源每秒发出1000个符号，且每个符号彼此独立。
试计算该信息源的平均信息速率。
查看参考答案o1-7．设一数字传输系统传送二进制码元的速率为2400B ，试求该系统的信息速率；若该系统改为传送16进制信号码元，码元速率不变，则这时的系统信息速率为多少(设各码元独立等概率出现)查看参考答案o1-8．若题1―2中信息源以1000B 速率传送信息。
二进制数字调制系统的性能比较
7.3 二进制数字调制系统的性能比较二、误码率曲线7.3 二进制数字调制系统的性能比较7.3 二进制数字调制系统的性能比较⏹7.3 二进制数字调制系统的性能比较⏹四、对信道特性变化的敏感性◆在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值的大小来作出判决，不需要人为地设置判决门限，因而对信道的变化不敏感。
◆在2PSK系统中，判决器的最佳判决门限为零，与接收机输入信号的幅度无关。
因此，接收机总能保持工作在最佳判决门限状态。
◆对于2ASK系统，判决器的最佳判决门限与接收机输入信号的幅度有关，对信道特性变化敏感，性能最差。
⏹概述⏹7.4.1 多进制振幅键控(MASK)◆概述☐多进制振幅键控又称多电平调制☐优点：M ASK 信号的带宽和2ASK 信号的带宽相同，故单位频带的信息传输速率高，即频带利用率高。
7.4 多进制数字调制原理◆举例☐基带信号是多进制单极性不归零脉冲(b) M ASK 信号(a) 基带多电平单极性不归零信号0010110101011110000t 0t01011010101111007.4 多进制数字调制原理基带信号是多进制双极性不归零脉冲二进制抑制载波双边带信号就是2PSK 信号。
0101101010111100000t (c) 基带多电平双极性不归零信号00000t01011010101111(d) 抑制载波M ASK 信号7.4 多进制数字调制原理⏹(a)4FSK 信号波形312f 4T T T TMFSK 信号的带宽：B = f M -f 1+ ∆f式中f 1－最低载频f M －最高载频∆f －单个码元的带宽7.4 多进制数字调制原理MFSK 非相干解调器的原理方框图V 1(t )抽样判决带通滤波f 1包络检波带通滤波f M包络检波输入输出V M (t )定时脉冲带通滤波f 2包络检波⋅..⋅..⋅..⋅..7.4 多进制数字调制原理⏹在下图中示出当k =3时，θk 取值的一例。
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二进制数字调制系统的性能比较应用物理07-1班 03 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 2ASK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调系统。
(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2ASK 解调器原理框图：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，采样频率=20000HZ 。
2ASK 系统调制解调图对比系统仿真结果分析:如图所示调制信号Sink3的图形与解调后的信号Sink8图形基本一致，在每段的起始因为信号不稳定，所以出现了微小的波动。
这与滤波器滤波误差也相关。
相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要载波，因此包络检波时设备较简单。
对于2ASK 系统，大信噪比条件下使用包络检波，而小信噪比条件下使用相干解调。
e 2ASK (t)BPF全波整流器LPF抽样判决器输出abcd 定时脉冲(a)非相干解调（包络检波法）e 2ASK (t)BPF 相乘器LPF抽样判决器定时脉冲输出Cos ωc t(b)相干解调(同步检测法）3 二进制频移键控 2FSK3. 1调制系统： 实验原理：数字键控法实现二进制移频键 控信号的原理图：采用键控法产生的二进制频移键控信号，即利用矩形脉冲序列控制的开关电力对两个不同的独立频率源进行选通。
频移键控FSK 是用数字基带信号去调制载波的频率。
因为数字信号的电平是离散的，所以载波频率的变化也是离散的。
在实验中，二进制基带信号是用正负电平表示的，载波频率随着调制信号为1或-1而变化，其中1对应于载波频率f1，-1对应于载波频率f2.调制解调系统：2FSK 信号的解调—非相干解调：2FSK 信号的解调—相干解调：系统基本参数：基带信号频率=50HZ ，电平=2，偏移=0，半波整流器门限为0，sink8、sink14频率=500HZ ，sink9、sink15频率=1000HZ 。
模拟低通滤波器频率=225HZ ，极点个数为7，运行时间=，采样频率=10000HZ 。
振荡器1门电路1反相器振荡器2门电路2基带信号+1f 2f ()s t 2()FSK e t ()s t abcegdfe 2FSK (t)BPF1ω 8包络检波器抽样判决器输出抽样脉冲BPF2ω 2包络检波器(a)e 2FSK (t)BPF1ω 1LPF抽样判决器输出抽样脉冲BPF2ω 2LPF相乘器相乘器cos ω 1t cos ω 2t(b)2FSK 系统调制解调图对比：仿真结果分析：如图sink7、sink19分别为系统的输入和输出，输入为调制信号，输出为解调后信号，两信号基本一致，但解调信号每段的起始点有波动，主要是滤波器滤波误差造成的，这无碍仿真结果的准确性。
由于载波频率相当大，已调信号的波形观察不是很清楚，这就不如低频处理清楚，直观。
相干解调需要插入两个相干载波，而非相干解调不需要载波，因此包络检波时设备较简单。
对于2FSK 系统，大信噪比条件下使用包络检波，而小信噪比条件下使用相干解调。
4 二进制移相键控 2PSK调制系统：2PSK 信号的产生（数字键控法） 实验原理二进制相移键控中，载波的振幅和频率都是不变的，只有载波的相位随基带脉冲的变化而取相应的离散值。
通常用相位0°和180°来分别表示1或0.这种PSK 波形在抗噪声性能方面比ASK 和FSK 都好，而且频带利用率也高，所以在中高速数传中得到广泛的应用。
这种以载波的不同相位去直接表示相应的数字信息的相位键控通常被称为绝对移相方式。
调制部分：将信号源产生的双极性不归零信号直接同正弦载波相乘便可以得到2PSK 调制信号。
cos ω c t 0°开关电路e 2PSK (t)π180°相移s(t)(b)调制解调系统： 2PSK 信号解调：系统基本参数： 基带信号频率=30HZ ，电平=2，偏移=0，载波频率=600HZ ，模拟低通滤波器频率=225，极点个数为3。
2PSK 系统调制解调图对比：仿真结果分析：Sink1、sink10分别为调制信号、解调信号。
它们波形整体一致，但是每段的起点处存在一定的波动误差，造成的主要原因是调制系统的误差。
仿真结果准确。
同样已调信号不是很清楚，因为载波频率太高的缘故。
相干解调错一位，码变换错两位；相干解调错连续两位，码变换也错两位；相干解调错连续n 位，码变换也错两位。
BPF 2PSK (t)a相乘器cLPFdbe 抽样判决器输出cos c t定时脉冲5 二进制差分移相键控 2DPSK实验原理前一个实验讲述了绝对调相2PSK 的仿真系统，但在2PSK 系统中，由于本地参考载波有0，180°模糊度，因而解调得到的数字信号可能极性完全相反，从而造成1和0倒置。
这对于数字传输来说当然是不能允许的。
克服相位模糊度对相干解调影响的最常用而又有效的办法是在调制器输入的数字基带信号中采用差分编码，即相对调相，也称为二进制差分相移键控。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对相位变化传递数字信息。
2DPSK 信号的产生：2DPSK 信号解调：2DPSK 系统调制解调图对比：PSK 调制基带信号绝对码－相对码变换s(t)cos ω c t0°开关电路e 2DPSK (t)π180°相移s(t)码变换(a)BPFe 2DPSK (t)a相乘器cLPFdbe抽样判决器数据输出cos ω c t定时脉冲码变换器f系统仿真结果分析：Sink5、sink16分别为调制解调信号，两个图像完全一致，说明该调制解调系统的准确。
Sink9为滤波后的信号，存在一定的波动误差，而sink6为转换后的相对码波形。
相干解调错一位，码变换错两位；相干解调错连续两位，码变换也错两位；相干解调错连续n位，码变换也错两位。
6实验总结以上内容主要是实现：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK四个通信调制解调系统的仿真：2ASK调制模拟调制法用乘法器来实现，解调为非相干解调信号经过带通滤波器，相乘器，低通滤波器，抽样判决器，然后输出。
2FSK是使得载波频率在二进制基带信号f1和f2两个频率点间变化，可以看成是两个不同载波频率的2ASK信号的叠加。
此处是通过键控法来实现的。
解调是通过两个带通滤波器与相乘器相乘，在经过低通滤波器，然后抽样判决输出。
2PSK是利用载波相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变，用绝对相移方式即以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号，此处通过模拟调制的方法调制。
解调则是让信号经过带通滤波器，然后相乘器与载波相乘，最后是带通滤波器和抽样判决输出。
2DPSK是避免0°和180°相位模糊性产生的调制系统。
通过相对相移键控实现0干扰。
相干解调器原理为信号相对变换，经过带通滤波器相乘器低通滤波器，抽样判决器，码反变换器。
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。
若采用相同的解调方式，在误码率相同的情况下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3DB，2FSK 比2PSK高3DB,由此，在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK 最差。
对调制和调制方式的选择要作全面考虑，如果抗噪声性能是最主要的，则应考虑相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；如果要求较高的频带利用率，则应选择相干2PSK、2DPSK、2ASK，而2FSK最不可取；如果要求较高的功率利用率，则应选择相干2PSK、2DPSK、2ASK 最不可取；若传输信道是随参信道，则2FSK具有更好的适应能力。
目前用得最多的数字调制方式是相干2DPSK和非相干2FSK。
相干2DPSK主要用于高速数据传输，而非相干2FSK则用于中、低速数据传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，它证明了自己的广泛的应用。
7 参考文献[1] 樊昌信，曹丽娜编着，《通信原理》，国防工业出版社，2006。
[2]王新，陈学青，陈蕾，张轮，李颖洁编着《通信原理简明教程》[3] 李东生.《SystemView系统设计及仿真入门与应用》电子工业出版社[4] 陈萍.《现代通信实验系统的计算机仿真》国防工业出版社[5]陈少平，朱翠涛，陈亚光.《通信系统的Systemview仿真》。