各种二进制数字调制系统的比较
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 。
通信原理复习资料
通信原理复习资料通信原理—选择填空1. 通信系统的性能指标涉及有有效性可靠性适用性经济性标准性可维护性等。
2. 数字通信系统的有效性可用码元传输速率信息传输速率频带利用率来衡量。
3. 数字通信系统的可靠性可用差错率来衡量，差错率常用误码率和误信率来表示。
4. 若线性系统的输入过程是平稳的，那么输出过程也是平稳的。
5. 如果线性系统的舒服过程是高斯型的，则系统的输出过程也是高斯型的。
6. 高斯过程经线性变换后的过程仍为高斯过程。
7. 一个均值为零的窄带平均高斯过程ξ(t)，它的同相分量ξ(t)和正交分量ξ0s(t)同样是平稳高斯过程，而且均值为零，方差也相同。
28. 一个均值为零，方差为σ的窄带平稳高斯过程ξ(t),其包络a(t)的一维分布是s瑞利分布,相位?(t)的一维分布是均匀分布,而且就一维分布而言, ξ(t)与as (t)时独立统计的,即f(a??)=f(a)f(?)。
9. 在无线信道中信号的传输时利用电磁波在空间的传播来实现的.原则上,任何漂亮的电磁波都可以产生,但为了有效地发射或接受电磁波,要求天线的尺寸不小于电磁波的1/10 。
210. 设收发天线间的距离为D,使此两天线间保持视线的最低高度为h=D/50 。
11. 由于视距传输的距离有限,为了达到远距离通信的目的,可以采用元线电中继的办法 12. 传输电信号的有限信道主要有三类: 明线对称电缆和同轴电缆。
13. 离散信道的容量的两种不同的度量单位:1) 用每个符号能够传输的平均信息量最大值表示信道容量C, 2)用单位时间(秒)内能够传输的平均信息量最大值表示信道容量Ct。
14. AM信号是带有载波分量的双边带信号,它的带宽是几代信号带宽fn的两倍(Bam=2fn)。
15. 解调的方法可以分为两种: 相干解调和非相干解调(包络检波) 。
16. DSB调制系统的制度增益为 2 。
17. SSB调制系统的制度增益为 1 。
18. AM的最大信噪比增益为 2/3 。
14级现代通信原理复习资料
14级现代通信原理复习资料一、填空题1、二进制码元速率为62.04810⨯ Baud ，若在2秒内有3个码元产生错误，则误码率为77.3210-⨯。
2、设每秒传送n 个M 进制的码元，则信息传输速率为 2log M n b/s 。
3、出现概率越小的消息，其所含的信息量 越大 。
4、以等概率发送二进制数字“0”和“1”，则每个数字的信息量为 1 bit 。
5、消息所包含的信息量是该消息出现的概率的函数，消息出现的概率为P （x ），则消息所包含的信息量I = (x)2log P - bit 。
6、从信源发出的没有经过调制的原始电信号称为 基带 信号。
7、信道编码的目的是提高信息传输的 可靠性 。
8、通信双方可同时进行收发消息的工作方式称为 全双工（双工） 通信。
9、信道按传输媒质可分为有线信道和无线信道。
其中，蜂窝移动通信系统属于 无线 信道。
10、一个八进制波形需要用 3 个二进制脉冲表示。
11、单边功率谱密度为0n 的高斯白噪声通过带宽为B 的带通滤波器，输出的噪声平均功率为0n B 。
12、矩形脉冲信号的持续时间为T B 秒，则该矩形脉冲信号的第一零点带宽为1BT Hz 。
13、恒参信道的主要传输特性可用 幅频 特性和相频特性来表示。
14、噪声可分为人为噪声和自然噪声，其中，热噪声属于 自然 噪声。
15、调制信道的定义范围为从调制器的输出端至 解调器的输入端 。
16、无失真传输系统要求其幅频特性为 常数 。
17、标准调幅AM 中，调制信号m(t)与叠加的直流分量0A 0maxA >（t ） 时出现“过调幅”现象。
18、SSB 调制系统的制度增益为 1 。
19、对AM 信号进行包络检波时，当输入信噪比较小时，输出信噪比随输入信噪比的下降而急剧恶化，这种现象称为 门限效应 。
20、FM 调制时，若调制信号的调制频率为m f ，最大频偏为f ∆，调制指数为f m = mf f ∆ 。
21、若基带信号的最大频率为3.4kHz ，则SSB 信号的带宽为SSB B = 3.4 kHz 。
#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）
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。
1112通信原理考题A答案
2011-2012学年度第2学期期末考试试题（A卷）课程名称：通信原理使用班级：09052一、填空题：（每空1分，共30分）1通信的任务是（传递消息中所包含的信息或克服距离上的障碍快速而准确地传递消息）。
2按照消息传送的方向与时间关系,通信方式可分为（单工）、（半双工）和（全双工）。
:3门限效应是指（当输入信噪比降低到一定情况时,输出信噪比急剧恶化的现象）。
4非线性调制包括（幅度调制）和（相位调制）。
5带通信号的最小抽样频率等于（2B（1+k/n））。
6基带传输与频带传输的最主要区别是（是否采用载波调制）。
7当码间串扰非常严重时，眼图中的“眼睛”会完全闭合（睁开、闭合）起来。
8非均匀量化与均匀量化的主要区别是（量化间隔是否相等）。
9已知二元信息序列为00000010010，则其AMI码为（00-00-），HDB3码为（00+1-10+1000+V0-1000-V+1-1+B00+V0-100+10）。
10正弦载波数字调制有三种基本形式,分别为（幅度键控或ASK）、（频移键控或FSK）和（相移键控或PSK）。
11在2PSK输出解调时存在0， 相位模糊，解决办法是采用（2DPSK ）。
12脉冲编码调制包括（抽样）、（量化）和（编码）。
%13（n，k）分组码中，有（k）位信息码元，有（n-k ）位监督码元。
14循环码具有的性质有（线性）、（封闭性）和（循环性）。
15一般情况下，在一个分组码码组内纠正t个误码，要求最小码距d min ( 2t+1 )。
16 m序列的全称是（最长线性反馈以为寄存器序列）。
17按照同步的功用把同步分为载波同步，（群同步），（码元同步）和（网同步）。
二、简答题（每题5分，共40分）1、说明通信系统的组成及各部分的功能。
)信息源发送设备信道接收设备受信者（2分）信息源：将各种消息转换为原始电信号；发送设备：产生适合在信道中传输的信号；信道：用来将来自发送设备的信号传送到接收端；接收设备：将信号放大和反变换，从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号；受信者：传送消息的目的地，把原始电信号还原成相应的消息；（5分）2、为什么通信系统中要对基带信号采取调制的方式进行传输1）、提高频带利用率; （2分）2）、便于信号的接收; （4分）(3）、提高传输的可靠性（5分）3、 从抗噪声性能、频带利用率、调制解调等方面对各种模拟调制系统进行比较。
物联网：射频识别(RFID)原理及应用 第5章 RFID中的编码与调制技术(53页)
图5-4 简单异或的缺陷来自5-5 编码器电路图5-6 曼彻斯特码编码器时序波形图示例
（3）软件实现方法 ① 编码。
通常，采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如图5-7 所 示 ， 起 始 位 采 用 1码 ， 结 束 位 采 用 无 跳 变 低 电 平 。
图5-7 数据传输的信息块格式
当 输 出 数 据 1的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 10；当 输 出 数 据 0的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 01；结束位的 对 应 NRZ码 为 00。 对 应 的 编 码 示 意 图 如 图 5 - 8所 示 。
1．基带信号和宽带信号
传输数字信号最普遍而且最容易的方法是用两个电压电平来 表示二进制数字1和0。这样形成的数字信号的频率成分从 0开始 一直扩展到很高，这个频带是数字电信号本身具有的，这种信号 称为基带信号。直接将基带信号送入信道传输的方式称为基带传 输方式。
2．数字基带信号的波形
最常用的数字信号波形为矩形脉冲，矩形脉冲易于产生和变 换。以下以矩形脉冲为例来介绍几种常用的脉冲波形和传输码型。 图 5 - 1为 4种 数 字 矩 形 码 的 脉 冲 波 形 。
（ 3 ） 单 边 带 调 幅 （SSBSC）
DSBSC信 号 的 两 个 边 带 是 完 全 对 称 的 ， 每 个 边 带 都 携 带 了 相 同的调制信号信息。从节省频带的角度出发，只需要发射一个边 带（上边带或下边带），因此得到单边带调幅。单边带信号的带 宽 与 AM信 号 、 DSBSC信 号 相 比 ， 其 缩 减 了 50%，且功率利用率提 高了一倍。
14级现代通信原理复习资料--2
14级现代通信原理复习资料一、填空题1、二进制码元速率为62.04810⨯ Baud ，若在2秒内有3个码元产生错误，则误码率为77.3210-⨯。
2、设每秒传送n 个M 进制的码元，则信息传输速率为 2log M n b/s 。
3、出现概率越小的消息，其所含的信息量 越大 。
4、以等概率发送二进制数字“0”和“1”，则每个数字的信息量为 1 bit 。
5、消息所包含的信息量是该消息出现的概率的函数，消息出现的概率为P （x ），则消息所包含的信息量I = (x)2log P - bit 。
6、从信源发出的没有经过调制的原始电信号称为 基带 信号。
7、信道编码的目的是提高信息传输的 可靠性 。
8、通信双方可同时进行收发消息的工作方式称为 全双工（双工） 通信。
9、信道按传输媒质可分为有线信道和无线信道。
其中，蜂窝移动通信系统属于 无线 信道。
10、一个八进制波形需要用 3 个二进制脉冲表示。
11、单边功率谱密度为0n 的高斯白噪声通过带宽为B 的带通滤波器，输出的噪声平均功率为0n B 。
12、矩形脉冲信号的持续时间为T B 秒，则该矩形脉冲信号的第一零点带宽为1BT Hz 。
13、恒参信道的主要传输特性可用 幅频 特性和相频特性来表示。
14、噪声可分为人为噪声和自然噪声，其中，热噪声属于 自然 噪声。
15、调制信道的定义范围为从调制器的输出端至 解调器的输入端 。
16、无失真传输系统要求其幅频特性为 常数 。
17、标准调幅AM 中，调制信号m(t)与叠加的直流分量0A 0maxA >（t ） 时出现“过调幅”现象。
18、SSB 调制系统的制度增益为 1 。
19、对AM 信号进行包络检波时，当输入信噪比较小时，输出信噪比随输入信噪比的下降而急剧恶化，这种现象称为 门限效应 。
20、FM 调制时，若调制信号的调制频率为m f ，最大频偏为f ∆，调制指数为f m = mf f ∆ 。
21、若基带信号的最大频率为3.4kHz ，则SSB 信号的带宽为SSB B = 3.4 kHz 。
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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。
在2PSK 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，与接收机输入信号的幅度无关，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[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，从而导致判决门限也随之变化。
这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，从而导致误码率增大。
因此，对信道特性变化的敏感性而言，2ASK 性能最差。
当信道存在严重的衰落时，由于在接收端难以得到与发送端同频同相的本地载波，通常采用非相干解调。
但是，在远距离通信中，当发射机有着严格的功率限制时，则选择相干解调，因为在保证同样误码率的条件下，相干解调所需的信噪比比非相干解调小。
四、设备的复杂程度与成本
设备越复杂，成本越高。
2ASK、2FSK 和2PSK 的发送设备的复杂程度不
相上下，所以主要取决于接收设备。
总的来说，相干解调比非相干解调复杂，而在非相干解调中，复杂程度最高的是2DPSK，其次是2FSK和
2ASK。