数字与模拟调制内容
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三、结论及分析：
2、不管是理论还是实际，从表中都可以看出，从横向来比较，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。从纵向比较，若采用相同的解调方式（如相干解调），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，2ASK比2PSK高6dB。反过来若信噪比一定，2PSK系统的误码率比2FSK的小，2FSK系统的误码率比2ASK小。由此看来，在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。
SNR后的范围是0dB到10dB，
说明：(1)以下所有误码率图均为10000个点的仿真图
(2)所有误码率图中实线代表理论值，星点代表实际系统的结果。
ASK相干解调ASK非相干解调
FSK相干解调FSK非相干解调
PSK相干解调
DPSK相干解调DPSK差分相干解调
四种信号调制系统的误码率公式表和理想误码率曲线：
PSK相干解调的仿真图
2.2.32DPSK信号解调方法
2DPSK的相干解调器原理图
2DPSK的差分相干解调器原理图
2DPSK相干解调的仿真图
2DPSK相干解调的仿真图
课程设计中关于信噪比的说明
1）画误码率曲线横坐标用带通滤波器之前信噪比即信道加入的信噪比SNR；
2）计算理论误码率时信噪比（r）应考虑带通滤波器的影响，即此时信噪比是解调器输入端的信噪比（需要重新计算噪声功率）。
根据带通滤波器前后信噪比换算关系：
在理想系统中
噪声带宽=采样频率
信号带宽=码元速率
由于 ,而要求 的范围是0dB到10dB，在仿真时我取的采样频率Fs=1000 ;码元速率是10 Baud;带通滤波器带宽是40Hz；SNR前的范围是-20dB到0dB.
SNR后= SNR前+10 lg 1000/10 = SNR前+ 20
通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声
通过全波整流器后得到
故相干解调在抽样判决器前的表达式 发送“1”时
发送“0”时
相干解调仿真图
非相干解调仿真图
2.2.22FSK信号解调方法
相干解调(同步检测法)
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
通过低通滤波器后得到信号为a
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
判决若 ，则判为1
其中
Ts－码元持续时间；
g(t)－持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲；
an－第N个符号的电平取值。
2.1.2 2FSK
二进制频移键控，是用载波的频率来携带二进制信息的调制方式。也就是说，0值对应一个频率f1，1对应另一个频率f2。二进制频移键控可以采用模拟信号调频电路来实现；但更容易实现的方法是键控法。
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为Δφ，可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为
Δφ= 0,表示数字信息“0”
π,表示数字信息“1”
则信号码元可以表示为：
Φ为前一码元的相位。
实现二进制差分相移键控的最常用的方法是：先对二进制数字基带信号进行差分编码，然后对变换出的差分码进行绝对调相即可。
故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路
下支路
判决若 ，则判为0
故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路
下支路
非相干解调(包络检波法)
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
通过包络检波器后得到1信号的包络
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
通过包络检波器后得到0信号的包络
判决若 ，则判为1
故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路
2、实验原理
2.1 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的调制方法及原理
2.1.1 2ASK
在二进制幅度键控中，由载波的幅度来携带二进制信号，也就是说，载波的幅度随调制信号的变化而变动。二进制幅度键控最简单的方式就是载波在二进制信号0或1的控制下通或断，这种调制方式称为通-断键控（OOK）。它的时域表达式为：
2.1.3 2PSK
在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为
式中，n表示第n个符号的绝对相位
因此，上式可以改写为
2.1.4 2DPSK
PSK调制方式由于在接收端恢复载波时存在相位模糊问题，可能导致信息传送失败。因此就引入了另一种相位调制方法——二进制差分相移键控。
下支路
判决若 ，则判为0
故相干解调在抽样判决器前的表达式上支路
下支路
FSK相wenku.baidu.com解调的仿真图
FSK非相干解调的仿真图
2.2.32PSK信号解调方法
通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声
经过相乘器得：
通过低通滤波器后得到信号
以0为判决门限，若 则判为1，若 则判为0
相干解调在抽样判决器前的表达式：
a为经过信道衰减后的幅度值
2.2 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制信号的解调方法及原理
2.2.12ASK信号解调方法
相干解调(同步检测法)
通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声
通过低通滤波器后得到信号
故相干解调在抽样判决器前的表达式
a为经过信道衰减后的幅度值
判决门限为 ，通过对所有t所对应的的值抽样，取平均获得。
非相干解调(包络检波法)
1.
1、编程产生一组随机的 0 、 1 二进制比特序列，分别用 2ASK, 2FSK, 2PSK 和 2DPSK 这四种调制方式把它们调制到一个较高的载频上，调制参数自定，请给出前 8 个比特所对应的时域波形。
2、画出上述四种信号在通过高斯白噪声信道后的相干解调器和非相干解调器的框图，并给出判决前的观测值的数学表达式，并用Matlab实现所采用的解调方法。（注：如果某些调制方式无法进行非相干解调，请给出原因）
3、由于滤波器的特性并不理想，有过度带的存在，吉普斯效应的存在，使更多噪声通过了带通滤波器，并且信道会使调制信号的幅度有衰减，致使实际误码率稍高于理论值。
3、根据题 2 中的观测值的数学表达式，分别编程实现判决过程，将判决结果与原数据作比较，统计出各自在不同比特信噪比值下的误比特率 ，然后画出误比特率与比特信噪比 (dB) 的曲线。建议比特信噪比的范围为0dB到10dB,以1dB 为间隔。
4、上述仿真得到的误比特率曲线与各自的理论值画在同一张图上进行比较并讨论。同时，比较和讨论不同调制与解调方式的差错性能区别。
2、不管是理论还是实际，从表中都可以看出，从横向来比较，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。从纵向比较，若采用相同的解调方式（如相干解调），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，2ASK比2PSK高6dB。反过来若信噪比一定，2PSK系统的误码率比2FSK的小，2FSK系统的误码率比2ASK小。由此看来，在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。
SNR后的范围是0dB到10dB，
说明：(1)以下所有误码率图均为10000个点的仿真图
(2)所有误码率图中实线代表理论值，星点代表实际系统的结果。
ASK相干解调ASK非相干解调
FSK相干解调FSK非相干解调
PSK相干解调
DPSK相干解调DPSK差分相干解调
四种信号调制系统的误码率公式表和理想误码率曲线：
PSK相干解调的仿真图
2.2.32DPSK信号解调方法
2DPSK的相干解调器原理图
2DPSK的差分相干解调器原理图
2DPSK相干解调的仿真图
2DPSK相干解调的仿真图
课程设计中关于信噪比的说明
1）画误码率曲线横坐标用带通滤波器之前信噪比即信道加入的信噪比SNR；
2）计算理论误码率时信噪比（r）应考虑带通滤波器的影响，即此时信噪比是解调器输入端的信噪比（需要重新计算噪声功率）。
根据带通滤波器前后信噪比换算关系：
在理想系统中
噪声带宽=采样频率
信号带宽=码元速率
由于 ,而要求 的范围是0dB到10dB，在仿真时我取的采样频率Fs=1000 ;码元速率是10 Baud;带通滤波器带宽是40Hz；SNR前的范围是-20dB到0dB.
SNR后= SNR前+10 lg 1000/10 = SNR前+ 20
通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声
通过全波整流器后得到
故相干解调在抽样判决器前的表达式 发送“1”时
发送“0”时
相干解调仿真图
非相干解调仿真图
2.2.22FSK信号解调方法
相干解调(同步检测法)
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
通过低通滤波器后得到信号为a
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
判决若 ，则判为1
其中
Ts－码元持续时间；
g(t)－持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲；
an－第N个符号的电平取值。
2.1.2 2FSK
二进制频移键控，是用载波的频率来携带二进制信息的调制方式。也就是说，0值对应一个频率f1，1对应另一个频率f2。二进制频移键控可以采用模拟信号调频电路来实现；但更容易实现的方法是键控法。
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为Δφ，可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为
Δφ= 0,表示数字信息“0”
π,表示数字信息“1”
则信号码元可以表示为：
Φ为前一码元的相位。
实现二进制差分相移键控的最常用的方法是：先对二进制数字基带信号进行差分编码，然后对变换出的差分码进行绝对调相即可。
故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路
下支路
判决若 ，则判为0
故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路
下支路
非相干解调(包络检波法)
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
通过包络检波器后得到1信号的包络
通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声
通过包络检波器后得到0信号的包络
判决若 ，则判为1
故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路
2、实验原理
2.1 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的调制方法及原理
2.1.1 2ASK
在二进制幅度键控中，由载波的幅度来携带二进制信号，也就是说，载波的幅度随调制信号的变化而变动。二进制幅度键控最简单的方式就是载波在二进制信号0或1的控制下通或断，这种调制方式称为通-断键控（OOK）。它的时域表达式为：
2.1.3 2PSK
在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为
式中，n表示第n个符号的绝对相位
因此，上式可以改写为
2.1.4 2DPSK
PSK调制方式由于在接收端恢复载波时存在相位模糊问题，可能导致信息传送失败。因此就引入了另一种相位调制方法——二进制差分相移键控。
下支路
判决若 ，则判为0
故相干解调在抽样判决器前的表达式上支路
下支路
FSK相wenku.baidu.com解调的仿真图
FSK非相干解调的仿真图
2.2.32PSK信号解调方法
通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声
经过相乘器得：
通过低通滤波器后得到信号
以0为判决门限，若 则判为1，若 则判为0
相干解调在抽样判决器前的表达式：
a为经过信道衰减后的幅度值
2.2 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制信号的解调方法及原理
2.2.12ASK信号解调方法
相干解调(同步检测法)
通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声
通过低通滤波器后得到信号
故相干解调在抽样判决器前的表达式
a为经过信道衰减后的幅度值
判决门限为 ，通过对所有t所对应的的值抽样，取平均获得。
非相干解调(包络检波法)
1.
1、编程产生一组随机的 0 、 1 二进制比特序列，分别用 2ASK, 2FSK, 2PSK 和 2DPSK 这四种调制方式把它们调制到一个较高的载频上，调制参数自定，请给出前 8 个比特所对应的时域波形。
2、画出上述四种信号在通过高斯白噪声信道后的相干解调器和非相干解调器的框图，并给出判决前的观测值的数学表达式，并用Matlab实现所采用的解调方法。（注：如果某些调制方式无法进行非相干解调，请给出原因）
3、由于滤波器的特性并不理想，有过度带的存在，吉普斯效应的存在，使更多噪声通过了带通滤波器，并且信道会使调制信号的幅度有衰减，致使实际误码率稍高于理论值。
3、根据题 2 中的观测值的数学表达式，分别编程实现判决过程，将判决结果与原数据作比较，统计出各自在不同比特信噪比值下的误比特率 ，然后画出误比特率与比特信噪比 (dB) 的曲线。建议比特信噪比的范围为0dB到10dB,以1dB 为间隔。
4、上述仿真得到的误比特率曲线与各自的理论值画在同一张图上进行比较并讨论。同时，比较和讨论不同调制与解调方式的差错性能区别。