幅度调制的抗噪声性能
2ASK抗噪声性能分析
2ASK抗噪声性能分析2ASK抗噪声性能分析⽅向：视听模式分析学号：83320081002034 姓名：徐丽丽摘要：2ASK（⼆进制幅度键控）是⼀种最简单的数字信号的载波传输，本⽂通过对数字信号的2ASK调制，解调在不同信噪⽐的情况下误码率分析，得出不同信噪⽐下的误码率。
通过对2ASK的仿真更好的理解了数字调制系统的组成以及各模块的功能。
关键词：⼆进制幅度键控（2ASK），调制，解调，信噪⽐，误码率Abstract:2ASK (2 Amplitude Shift Keying) is the simplest digital signal carrier transmission technique. This paper researches 2ASK, demodulates the BER analysis in with different noise ratioes and arrives at a BER under different noise.Through the simulation of 2ASK, a better understanding of the digital modulation system, as well as the function of each module are acquired.Key words:binary amplitude shift keying (2ASK), modulation, demodulation, SNR, bit error rate(BER)1引⾔：数字基带信号的功率谱从零频开始⽽且集中在低频段，因此只适合在低通型信道中传输。
但常见的实际信道是带通型的，不能直接传送基带信号，因此必须⽤数字基带信号对载波进⾏调制，使基带信号的功率谱搬移到较⾼的载波频率上。
从原理上来说，受调载波的波形可以是任意的，只要已调信号适合于信道传输就可以了。
通信专业中的一些重要公式
第一章 绪论 1.传码率B R即波型（码元）传输速率，每秒钟传输的码元速率。
常表示为B R ，单位为“波特（Baud ）”。
)(1Baud T R B =（1.1-1）式中：T 是每个码元占有的时间长度，单位是s 。
2.传信率b R ：即信息传输速率，指每秒钟传输的信息量。
常表示为b R ，单位是“比特/秒（bit/s 或bps ）”。
对于二进制码元，传码率和传信率数值相等，但单位不同。
对于多进制码元，两者不同，但可以通过下列公式进行转换。
)/(log 2s bit N R R B b ⋅= （1.1-2）式中：N 是进制数。
3.误码率e P是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率。
即e P = 错误接收码元数目/传输码元总数目 （1.1-3） 4.误信率b P又称误比特率，是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，或者说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
即b P = 错误接收比特数/传输总比特数 (1.1-4）5.信息量单个符号的信息量[])(1log )(log )(i a i a i x P x P x I =-= （1.2-2）6.熵（平均信息量）∑∑-==Xa Xx P x P x I x P X H )(log )()()()( （1.2-10）式中X 为离散信源符号集合，)(X H 的单位取决于对数底a 的取值，通常情况下取2=a ，这时，)(X H 的单位为bit /符号。
若离散信源X 中只有M 个符号，则上式又可以表示成下式∑=-=Mi i a i x P x P X H 1)(log )()( （1.2-11）7.连续信道连续信道的信道容量，由著名的香农（Shannon ）公式确定，其内容为：假设信道的带宽为)(Hz B ，信道输出的信号功率为)(W S ，输出的加性带限高斯白噪声功率为)(W N ，则该信道的信道容量为())/(/1log 2s bit N S B C += （1.3-26）若噪声的单边功率谱密度为0n ，则有噪声功率为B n N 0=，可得香农公式的另一种形式[])/()/(1log 02s bit B n S B C += （1.3-27）其中0称为信道容量的“三要素”。
模拟通信中调频系统的抗噪声性能分析
模拟通信中调频系统的抗噪声性能分析作者：指导老师:摘要：在通信系统中调制扮演着不可或缺的作用，通过调制可以把基带信号频率搬移到合适的频率上，从而达到提高发射效率的作用，也可以通过调制把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，提高信道利用率。
还有扩展信号带宽提高抗干扰能力等。
本文主要通过对模拟通信中正弦波的频率调制（即频率调制FM）过程进行分析，并通过计算在大信噪比下的解调器制度增益然后与调幅系统的作比较来分析调频系统的抗噪声性能（因为相干解调只适用于窄带调频所以暂不分析）。
还有小信噪比下的门限效应以及通过预加重和去加重技术来提高调频系统的抗噪声性能。
最后运用MATLAB软件对模拟通信中调频系统进行仿真设计，并分析和总结仿真结果。
关键字：模拟通信；调频系统; 解调器；门限效应；制度增益；仿真设计。
引言进入21世纪以来，随着国民经济的飞速提升，中国通信行业也得到了快速发展，对通信的技术要求也逐渐提高。
从模拟通信到数字通信，从无线电广播到卫星，光纤通信等等。
而频率调制在通信发展的进程上都占据着重要的作用，比如FM广泛应用于高保真音乐广播，电视伴音信号的传输，卫星通信和蜂窝系统。
频率调制（FM）在电子音乐合成技术中，是最有效的合成技术之一，还有有线频率在多领域应用。
研究模拟通信中调频系统的抗噪声性能能够从理论上认识调频系统的噪声来源和如何改善系统的抗噪声性能。
第一章：调频系统的简介1.1 模拟通信和调频系统的概述在实际的通信中，由于通信业务的多样性，消息的来源也是多种多样的，但基本可以分为两大类：连续的和离散的。
连续的消息如话音，声波振动的幅度也是随时间连续变化的。
若把它转换为随时间连续变化的电压信号，信号幅度也是时间连续函数。
这样的信号称作模拟信号，传输模拟信号的通信就称作模拟通信。
调频定义：幅度不变，载波信号的频率随调试信号幅度变化位变化的调制方式叫着调频。
就是载频的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定围变化，其幅值则是一个常数。
通信原理(第5章)
2、若m(t)的频带限于 w wc 则:
H m(t ) cos( wct ) m(t ) sin( wct ) H m(t ) sin( wct ) m(t ) cos( wct )
ˆ (t ) jM ( w) sgn( w) F m
ˆ ( w) 3、M
载波信号
频域表达式
SAM(ω) = πA0[δ(ω －ωc) +δ(ω +ωc )
6
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
时域波形图
m(t) t A0 + m( t ) cosωct t t
当满足条件： |m(t)|max ≤ A0 时，其包络与调制信号的 波形相同，因此用包络检 波法可以容易地恢复原始 调制信号。
20
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
一般情况下SSB信号的时域表达式 调制信号为任意信号时SSB信号的时域表达式为
1 1 ˆ (t )sin ct SSSB (t ) m(t ) cos ct m 2 2
式中，
m( ) ˆ (t ) m d t ˆ ( ) 1 m m(t )=- d t 1
1 = 2
1 2 Am
cos(ωc+ ωm)t + Am cos(ωc -ωm)t
1 -2 1 +2
上边带信号的时域表达式
Amcosωm t cosωc t Amcosωm t cosωc t
Amsinωm t sinωc t Amsinωm t sinωc t
下边带信号的时域表达式
SUSB(t) =
BDSB = 2 fH
② 功率：
PDSB
1 2 Ps m (t ) 2
：正交幅度调制信号(QAM)调制解调系统的性能分析
摘要正交幅度调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛使用。
由于信道资源越来越紧张，许多数据传输场合二进制数字调制已无法满足需要。
为了在有限信道带宽中高速率地传输数据，可以采用多进制(M进制，M>2)调制方式，MPSK则是经常使用的调制方式，由于MPSK的信号点分布在圆周上，没有最充分地利用信号平面，随着M值的增大，信号最小距离急剧减小，影响了信号的抗干扰能力。
MQAM称为多进制正交幅度调制，它是一种信号幅度与相位结合的数字调制方式，信号点不是限制在圆周上，而是均匀地分布在信号平面上，是一种最小信号距离最大化原则的典型运用，从而使得在同样M值和信号功率条件下，具有比MPSK更高的抗干扰能力。
关键词：QAM 调制解调星座图误码率目录摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。
前言 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。
一基本原理 .................................................................................................. 错误！未定义书签。
1.1硬件方面 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
通信原理第四章
• 2、调幅（AM）信号 如果输入的基带信号带有直流分量，h(t) 是理想理想低通滤波器，得到的输出信 号是有载波分量的双边带信号，表示为：
m(t) m0 m(t)
如果满足m0＞∣m,(t) ∣max 调幅（AM）信号
其时域与频域的表示为：
Sm (t) m(t) cosc
m0 m(t)cosc
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度 （光速）（m/s）；f为音频（Hz）。
• 可见，要将音频信号直接用天线发射出 去，其天线几何尺寸即便按波长的百分 之一取也要150米高（不包括天线底座或 塔座）。因此，要想把音频信号通过可 接受的天线尺寸发射出去，就需要想办 法提高欲发射信号的频率（频率越高波 长越短）
Sm
()
1 2
M
(
c
)
M
(
c
)H
()
• 确定H（ω）
•从接收端入手
•VSB信号的解调和SSB信号一样不能用包络 检波，而要采用相干解调法
•通过解调的公式推导说明残留边带滤波器 的传输函数在载频附近必须具有互补对称 特性
• Sm(t)
LPF
m(t)
•
S (t ) =cosωct
－c 0
c
(f) 已 调 信 号 频 谱
调幅AM示意图
• 3、单边带（SSB）信号
从上述的双边带调制（AM和DSB）中可知，上 下两个边带是完全对称的，即两个边带所包含 的信息完全一样。那么在传输时，实际上只传 输一个边带就可以了，而双边带传输显然浪费 了一个边带所占用的频段，降低了频带利用率。 对于通信而言，频率或频带是非常宝贵的资源。 因此，为了克服双边带调制这个缺点，人们又 提出了单边带调制的概念。
CH5.1 幅度调制传输系统的抗噪声性能
S0
=
m02 (t )
=
1 16
m2(t)
输出信噪比为
S0
=
1 m 2(t)
16
=
m 2(t)
N0
1 4
n0 B b
4n0Bb
中中国国矿矿业业大大学学通通信信研研究究所所
16 of 42
G
通信原理 communication
因为， 单边带解调器的输入信噪比为
Si
1 m2(t)
=4
=
m2(t)
N i n0 BSSB 4n0 BSSB
输入信号平均功率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
[ ] Si
=
S2 SSB
(t
)
=
1 4
m(t)cosωct m mˆ (t )sinωct
2
[ ] =
1 4
m2 (t ) cos2 ωct
m m(t )mˆ (t)sin 2ωct
+
mˆ 2 (t ) sin2 ωct
因为m(t) 与 mˆ ( t ) 幅度相同，两者具有相同
的平均功率，经推导可得到输入信号平均功率
输出信噪比为
S0
=
1 m 2 (t)
16
=
m 2 (t)
N0
1 4 n 0 B SSB
4 n 0 B SSB
因而制度增益为
G SSB
=
S0 Si
/ /
N0 Ni
=1
这是因为在SSB系统中，信号和噪声有相同
表示形式，所以，相干解调过程中，信号和噪声
的正交分量均被抑制掉， 故信噪比没有改善。
中中国国矿矿业业大大学学通通信信研研究究所所
pam相位幅度调制
PAM相位幅度调制一、引言相位幅度调制（PAM）是一种数字调制方法，用于将数据信号转换为适合传输的信号形式。
PAM通过改变信号的幅度和相位来传输数据，它在通信系统、雷达、声呐等领域有着广泛的应用。
本文将对PAM的工作原理、优势与局限、应用场景、未来研究方向与展望以及结论进行深入探讨。
二、PAM工作原理PAM工作原理基于幅度和相位调制的概念。
在PAM中，输入的数据信号被分为多个子频带，每个子频带使用不同的幅度和相位进行调制。
具体来说，输入的数据信号被分为M个等级，每个等级对应一个特定的幅度和相位组合。
在发送端，PAM将输入的数据信号映射到M个不同的幅度和相位组合上，生成一个M进制的PAM信号。
在接收端，PAM信号通过解调器恢复出原始的数据信号。
三、PAM的优势与局限PAM具有以下优势：1.抗干扰能力强：由于PAM采用多个幅度和相位组合进行调制，可以有效地抵抗噪声和其他干扰的影响。
2.频谱利用率高：相对于其他数字调制方法，PAM可以在相同的带宽内传输更多的数据。
3.易于实现：PAM的解调器设计相对简单，可以实现高速的数据传输。
然而，PAM也存在一些局限性和挑战：1.对信道条件敏感：当信道条件发生变化时，PAM信号的幅度和相位可能受到影响，导致误码率的增加。
2.对设备性能要求高：在高速数据传输中，PAM对发送和接收设备的性能要求较高，需要高精度的模拟-数字转换器和数字-模拟转换器。
3.复杂度随M增加而增加：随着PAM的等级数M的增加，信号的复杂度和处理难度也会增加。
四、PAM的应用场景PAM在许多领域都有广泛的应用，以下是一些典型的应用场景：1.光纤通信：在光纤通信系统中，PAM常被用于高速数据传输，因为它可以有效地利用带宽并抵抗光纤传输中的噪声和干扰。
2.无线网络通信：在无线网络通信中，由于信道条件的不稳定和多径效应，传统的QAM等调制方法可能会受到限制。
而PAM具有较好的抗干扰能力，因此在无线网络中得到了广泛应用。
第9章 噪声性能分析(模拟调制)
9.1.2 AM系统非相干解调
AM (t )
＋
n(t )
2 A 1 2 2 0 Si m (t ) f (t ) 2 2
BPF
LED
LPF
u d (t ) nd (t )
Ni n (t ) 2n0 f m
2 i
Si A f (t ) 输入信噪比： Ni 4n0 f AM
窄带高斯白噪声的数学表达式：
ni (t ) nc (t ) cos c t ns (t ) sin c t
n (t ) n (t ) n (t ) N i
2 c 2 s 2 i
性能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析按照不同的解调方式来进行:
相干解调 非相干解调
9.1.1 相干解调
(t )
该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性H(w)? 解调器输入端的信噪功率比为多少? 解调器输出端的信噪功率比为多少? 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图型表示出来。
（1）为了保证信号顺利通过和尽可能的滤除噪声，带通滤波器 的宽度等于已调信号带宽，即B=2fm=2*5=10kHz，其中中心 频率为100kHz。所以
解 ：设发射机输出功率为ST， 损耗K=ST/Si=1010(100dB)， 已知S0/N0=100（20dB），N0=10-9W DSB/SC方式： 因为G=2， Si/Ni=1/2· S0/N0=50 又因为Ni=4N0 Si=50Ni=200N0=2*10-7W ST=K· Si=2*103W
2 [ A0 f (t ) nc (t )]2 ns (t )
ns (t ) (t ) arct an A0 f (t ) nc (t )
系统通信噪声性能方案
cos
c
t
0 t Ts 其他t
y(t
)
sT ni
(t) (t)
ni nc
(t) (t)
[a nc (t)]cos cosct ns (t) sin
ct
n ct
s
(t)
sin
ct 发送“1”时
发送“0”时
V
(t)
2 y(t )
cosct
[a nc
设
sm
(KTs
)
a, 0,
"1" "0"
，且包络检波及低通的增益为1，则：
v(KTs)
[a
n c (k
发“1”码
n
发“0”码
式中n
nc2 (kTs ) ns2 (kTs )
，是一个功率
2 n
的瑞利分布随机变量。
发“1”和发“0”时V(kTs)的分f布0(v) f1(、v) 分别为：
通常，把使总误码率最小的判决门限电平称为最佳 门限电平：
若P(1) = P(0) = 0.5，则最佳门限电平为：
6.4 无码间串扰基带系统的噪声性能
此时系统的总误码率为：
显然，系统的总误码率依赖于信号峰值A与噪声均 方根值 之比（比值越大，则总误码率越小），而 与所采用的信号形式无关。
若采用单极性波形，则系统的最佳门限电平和总 误码率将分别变成：
当r→∞， 上式的下界为
pe
1 er / 4 2
2．相干解调
yi(t)
y(t)
BPF
V(t)
西南科技大学通信原理复习总结
1. 什么是码间串扰？为什么会产生码间串扰？列举两种减少或消除码间串扰的方法。
答：当波形失真比较严重时，可能前面几个码元的波形同时串到后面，对后面某一码元的抽样判决产生影响，即产生码间串扰；产生码间串扰的原因是：信号会产生失真和延迟；减少或消除码间串扰的方法：（1）部分响应（2）均衡。
2. 32路脉冲编码调制基群的速率为多少？它是怎样计算得到的？答：2048kbps,64k*32=2048Kbps3.二进制键控调相分为绝对调相（2PSK）和相对调相（2DPSK），为什么要采用相对调相？答：在采用绝对调相（2PSK）时，由于本地参考载波有0、л模糊度而使得解调得到的数字信号可能极性完全相反，即1和0倒置，对于数字传输来说这是不允许的。
为了克服相位模糊度对相干解调的影响，最常用而又有效的办法就是采用相对调相（2DPSK）。
4.简述2DPSK消除相位模糊的原理。
答：由于0、π只是代表前后码变与不变的关系，如相位恢复相差180度，所有的码都要判错，但前后码之间的关系不会错，则从相对码到绝对码的变换不会错。
5.简述在调频系统中采用预加重和去加重技术的原因。
答：语音和图像信号低频段能量大，高频段信号能量明显小；而鉴频器输出噪声的功率谱密度随频率的平方而增加（低频噪声小，高频噪声大，解调器输出噪声的功率谱密度为），造成信号的低频信噪比很大，而高频信噪比明显不足，使高频传输困难。
故在调频收发技术中，通常采用预加重和去加重技术来解决这一问题。
6.简要回答均匀量化与非均匀量化的特点。
答：均匀量化特点：在量化区内，大、小信号的量化间隔相同，量化噪声只和量化级数相关，最大量化误差均为半个量化级，因而小信号时量化信噪比太小，不能满足要求。
非均匀量化特点：量化间隔大小随信号大小而变，信号幅度小时量化级小，量化误差也小；信号幅度小时量化间隔小，量化误差也小，因此增大了小信号的量化信噪比，使量化信噪比趋于常数。
7. 已知二进制基带信号10110011，2PSK、2DPSK的调制信号波形。
通信原理第5章(樊昌信第七版)
s p t sVSB t 2 cos ct
sVSB t
sp t
LPF
sd t
S p S VSB c S VSB c
S VSB
c(t ) 2 cos c t
1 M c M c H 2
SSB信号的特点
优点之一是频带利用率高。传输带宽为AM/DSB的一半：
BSSB BAM / 2 f H
因此，在频谱拥挤的通信场合获得了广泛应用，尤其在 短波通信和多路载波电话中占有重要的地位。
优点之二是低功耗特性，因为不需传送载波和另一个边 带而节省了功率。这一点对于移动通信系统尤为重要。
m
m(t ) max A0
m<1 正常调幅 m>1 过调幅
m=1 临界状态，满调幅（100）
A m(t )
A
0
A m(t )
A m(t )
A
A
t
0
t
0
t
sAM (t )
sAM (t )
sAM (t )
0
t
t
t
m 1
m 1
m 1
高调幅度的重要性！
AM
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
幅度调制 频率调制 相位调制
m(t )
调制器
sm (t )
按载波信号 c(t)的类型分
连续波调制 脉冲调制
c(t )
7
本章研究的模拟调制方式：
——是以正弦信号 c(t ) A cos(c t ) 作为载波的
幅度调制的包络-概述说明以及解释
幅度调制的包络-概述说明以及解释1.引言1.1 概述幅度调制（AM）是一种在通信领域广泛应用的调制技术，通过调节信号的幅度来传输信息。
在AM中，载波信号的幅度会根据原始信号的大小进行调节，从而在接收端恢复出原始信号内容。
幅度调制是传统调制技术中最简单的一种，但在许多领域仍然具有重要的应用。
在本文中，我们将深入探讨幅度调制的基本概念、原理与应用以及其优缺点。
通过对AM技术的详细介绍，希望读者能对该技术有更深入的了解，并了解其在实际通信中的作用。
通过本文的阐述，读者将能够更好地理解和应用幅度调制技术，为相关领域的研究与工作提供参考。
1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将介绍本文的主题，简要概述幅度调制的基本概念和重要性，同时介绍文章的结构和目的。
正文部分将详细讨论幅度调制的基本概念，包括其定义、原理和应用领域。
随后将探讨幅度调制的优缺点，分析其在实际应用中的影响和局限性。
结论部分将对全文进行总结，回顾文章的主要内容并探讨未来幅度调制技术的发展方向。
最后给出结语，对本文进行总结和展望。
1.3 目的本文旨在深入讨论幅度调制的包络，探究其基本概念、原理与应用以及优缺点。
通过对幅度调制的详细分析，读者将能够更好地了解这一调制技术在通信领域的作用和意义。
同时，本文还旨在帮助读者对幅度调制有一个全面的认识，从而为他们在实际应用中做出更准确的决策和选择。
通过本文的阐述，读者可以对幅度调制的包络有一个清晰的认识，并更好地理解其在通信系统中的重要性和应用前景。
2.正文2.1 幅度调制的基本概念幅度调制是一种调制方式，通过改变载波信号的幅度来传输信息。
在幅度调制中，需要有一个载波信号和一个调制信号。
载波信号是一种高频信号，它的幅度由调制信号的变化而变化，从而携带了信息。
调制信号则是需要传输的信息信号，例如音频信号或视频信号。
在幅度调制中，调制信号会影响到载波信号的幅度，但不会影响频率或相位。
这意味着在解调时，只需关注幅度的变化即可获得原始的调制信号。
通信原理课件——通信系统的噪声性能
输入噪噪比：
由于 FM 是非线性过程，因而在计算信号功率时应该考虑噪声对它的 影响。同样，在大时，上述相互影响可以忽略，此时计算输 出信号功率时可以假定噪声为零，而在计算输出噪声功率时可以假定 调制信号 f (t) =0。
改善是以增加传输带宽为代价换来的。 FM 系统以带宽换取输出信噪比改善并不是无止境的。 的增大，输入噪
声功率增大，当输入信噪比降到某一点时，就会出现门限效应，输出信噪比
急恶化。
单音调制时，
/ m
，
上式表明，调制指数越大，信噪比增益越高，传输带宽也就越宽。
带宽与信噪比的互换特性对所有通信系统都是正确的。占用较 大带宽，就会使信号具有较强的抗噪声能力。但对传输固定带 宽的调幅系统不可能有此互换。在式（6.70）中，若设
相干解调器输出信号功率：
第三步:计算解调器的输入噪声功率和输入信噪比: 信道噪声为高斯白噪声，其功率谱为n0／2，则解调器输入噪声功率谱如图示。
由此,可得解调器输入信噪比:
在f
， 2 (t)
W m
和n / 2 相同的情况下，SSB 0
和
VSB 解调器输入信噪比为双边带时的 4 倍。
第四步:计算解调器的输出噪声功率和输出信噪比:
1．大信噪比情况
隔除直流A 后的输出信号 0
输出噪声 因此，输出信号功率
输出噪声功率 由 2.8 节知 故输出信噪比 信噪比增益
2．小信噪比情况 利用牛顿二项式展开得
此时，A（t）中不存在单独f (t) 项，其中第三项是噪声乘信号，结果仍
为噪声。这表明，在小信噪比（大噪声）情况下，不能用包络检波器来 恢复信号。
正交幅度调制(qam)信号解调方案原理及实现
正交幅度调制(qam)信号解调方案原理及实现1. 引言1.1 概述本文主要探讨正交幅度调制(QAM)信号解调方案的原理及实现。
随着通信技术的快速发展，QAM已成为一种重要的数字调制方式，被广泛应用于无线通信、光纤通信以及数字电视等领域。
QAM具有高可靠性与高传输效率的优势，因此对于了解其解调原理以及实际应用具有重要意义。
1.2 文章结构本文包括以下几个部分：首先，我们将介绍QAM信号的基础知识，包括其特点、调制原理和解调原理。
然后，我们将详细讨论QAM信号解调方案的实现方法，包括直接检测法、匹配滤波器法和软判决法。
接下来，我们将进行实验验证，并对结果进行比较分析。
最后，在结论部分总结全文，并展望未来QAM技术的发展方向。
1.3 目的本文旨在深入探讨正交幅度调制(QAM)信号解调方案的原理和实现方法，帮助读者更好地理解QAM技术并能够应用于实际工程中。
通过对不同解调方案的比较与分析，读者将能够选择最适合自己应用场景的解调方法，并对未来QAM技术的发展有所展望。
2. 正交幅度调制(qam)基础知识：2.1 QAM信号特点:正交幅度调制(QAM)是一种常见的数字调制技术，它能够在有限的频谱资源中有效地传输多个数据位。
QAM信号的主要特点包括以下几点：首先，QAM信号是一种复合调制技术，它同时利用了载波的相位和幅度来传输信息。
其次，QAM信号由两个正交载波分量组成，一般被称为I路与Q路。
这意味着QAM信号可以提供更高的数据传输率，因为每一个载波上都可以携带独立的信息。
第三，QAM信号通过改变正弦波的相位和幅度来表示数字数据。
具体来说，将不同电平的比特映射到不同的相位角和能量水平上。
最后，QAM信号具有抗噪声和抗干扰能力强的优势。
由于不同相位角之间存在较大差异，并且存在着很多可选的相位和幅度组合方式，使得接收端可以根据接收到的信号选择最佳策略以抵御噪声和干扰。
2.2 QAM调制原理:正交幅度调制(QAM)的调制原理基于将数字数据映射到一组离散的复平面点上。
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二 DSB 相干解调
BPF 带宽为 B = 2W ，解调器输入信噪比为
PR S N = 2N W i 0
如果没有噪声，则解调输出是 噪声引起的问题是导致
mo ( t ) = m ( t ) （假设解调器可能引起的常系数已经被补偿） 。
mo ( t ) ≠ m ( t ) ，误差（也称输出噪声）为 no ( t ) = mo ( t ) − m ( t ) 。
PM S = N Pno m t P 输出信号的质量用输出信噪比 o 反映，其中 PM 是 ( ) 的功率， no 是输出噪 n t 声 o ( ) 的功率。
SSB 解调器前面的 BPF 带宽是 B = W ，因此解调器输入噪声功率是 N 0W ，输入信噪比是
解调器输入的带通信号
r ( t ) 的复包络为
% % % ˆ ( t ) + ns ( t ) r (t ) = s (t ) + n (t ) = m ( t ) + nc ( t ) + j ± m m t = m ( t ) + nc ( t ) ，因此输出信噪比是 因此相干解调输出是 o ( ) P PR S W N = NW = NW o 0 0
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性Hale Waihona Puke 知，nc ( t ) 的功率等于 n ( t ) 的功率，为 N 0 B = 2 N 0W 。另外， s ( t ) 的功率是1
2 2 2 PR = m ( t ) cos 2π f c t = m ( t ) cos 2π f c t = m ( t ) 2
， 解调输出是
ˆ ( t ) = m ( t ) + nc ( t ) m 。 由窄带噪声的
1
以下假设载波幅度
Ac = 1 。 Ac ≠ 1 的情形完全等价于 Ac = 1 但噪声的单边功率谱密度从 N 0 变成了
N 0 Ac2 。
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三 SSB 相干解调
对于 SSB 信号
ˆ ( t ) sin 2π f ct s ( t ) = m ( t ) cos 2π f c t µ m ，接收信号功率为 1 1 2 ˆ (t ) PR = s 2 ( t ) = m 2 ( t ) + m 2 2 由于 Hilbert 变换不改变功率，所以 PR = PM 。 PR S N = NW i 0 。
相干解调的输出是复包络的实部。解调器输入中，DSB 信号 包络为 包络是
s ( t ) = m ( t ) cos 2π f c t 1 的复
% % s ( t ) = m ( t ) ，窄带噪声 n ( t ) 的复包络是 n ( t ) = nc ( t ) + jns ( t ) ，因此 r ( t ) 的复 % r ( t ) = m (t ) + nc ( t ) + jns ( t )
这一点如下图所示
Fig. 2
因此输出信噪比和相干解调时一样。注意，如果输入信噪比不是充分大的话，包络检波的性 能要比相干检测差，信噪比越低时，差的越多。
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如果
m ( t ) 是随机信号，则需要再做一次集平均。
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2.
包络检波 % r (t ) = 1 + m ( t ) + nc ( t ) + jns ( t )
四 AM
1. 相干解调 s (t ) = 1 + m ( t ) cos 2π f c t = cos 2π f ct + m ( t ) cos 2π f c t
，其中的载波项 AM 信号
cos 2π f ct 经过相干解调、隔直流后不产生输出，因此发送这个 AM 信号等价于发送了一个 s ′ t = m ( t ) cos 2π f ct 。若 s ′ ( t ) 的功率（即 AM 的边带功率）为 PR′ ，则输 DSB-SC 信号 ( ) PR′ 出信噪比是 N 0W ，就是说总 AM 接收功率 PR 中，只有边带功率对输出信噪比有贡献。假 ′ = η PR ，则 设 AM 的调制效率为 η ，则 PR PR S N =η N W o 0
1 + cos 4π f ct 2
1 2 1 m ( t ) + m 2 ( t ) cos 4π fc t = PM + m 2 ( t ) cos 4π f ct 2 2 2 2 m ( t ) cos 4π f ct 是在求 m ( t ) cos 4π f ct 的平均值也即直流分量，由于 f c >> W ， 其中的 1 2 PR = PM cos 4 m t π f t ( ) c 没有直流分量，所以 2 。因此 所以 = PM PR S S N = 2N W = N W = 2 N o i 0 0
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幅度调制的抗噪声性能
一 问题
本讲要讲的是噪声的存在对各种调制有什么样的影响。我们考虑的模型如下
Fig. 1
N0 n t ( ) 图中 w 是双边功率谱密度为 2 的白高斯噪声，BPF 是一个增益为 1 的理想带通滤波 s t 器，其带宽 B 恰好使 ( ) 无失真通过（对 FM 是近似无失真） 。
2
包络检波器输入端的复包络是
，其模为
2 A (t ) = 1 + m ( t ) + nc ( t ) + ns ( t ) n t , n t << 1 （注意我们已经假设 Ac = 1 ）的条件下 在大信噪比，即 c ( ) s ( ) A ( t ) ≈ 1 + m ( t ) + nc ( t )