最新不同调制模式下的误码率与信噪比关系
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基于NGN的HFC接入网络报告提纲第1章HFC产生 (2)1.1 背景 (2)1.1.1 有线电视网络基本特点 (2)1.1.2 有线电视网络演进过程 (2)1.2 现状 (3)第2章二、HFC网络技术概要 (5)2.1 标准简介 (5)2.1.1 概述 (5)2.1.2 DOCSIS/EuroDOCSIS演进和应用情况 (5)2.1.3 PACKETCABLE标准演进和应用情况 (6)2.2 回传系统建设(噪声,回传躁声问题的的抑制,回传带宽的有效利用) (6)2.3 双向数据实现原理――DOCSIS/EuroDOCSIS (6)2.3.1 系统结构 (6)2.3.2 通信协议框架 (7)2.3.3 物理层技术 (8)2.3.4 MAC层技术 (11)2.3.5 终端启动配置 (13)2.3.6 CMTS管理 (13)2.4 话音业务实现原理――PacketCable (13)2.4.1 系统结构 (13)2.4.2 呼叫信令 (14)2.4.3 DQoS方案 (14)2.4.4 EMTA启动配置流程 (15)2.4.5 设备管理................................................................................. 错误!未定义书签。
第1章 HFC产生1.1 背景1.1.1 有线电视网络基本特点有线电视网和电话网是连接千家万户的两大网络,但是这两个网络的运行机制却是完全不同,在表1-1中对电话网与有线电视网进行了一个简单的比较,以加深对有线电视网络的认识:表1-1电话网与传统有线电视网对比我们可以看到,传统的有线电视网是一个单向广播网络,网络中传输经过调制的模拟射频信号,不同的电视频道信号在网络中占用不同的频点来区分开,其用户接入同轴电缆具有远远高于电话线的频谱带宽。
依赖于电视制式的不同,有线电视网络也有不同的标准之分,1.1.2 有线电视网络演进过程早期的有线电视网络是基于完全的同轴电缆的网络,随着有线电视产业和信息技术的发展,90年代初开始,在中国原有的同轴网络部分传输管道被改造为光纤,速率多为450/550MHz,就是我们通常所说的光纤同轴混合网,即HFC网(Hybrid Fiber Coax)。
一、是非题3、不管m(t)是什么信号,在m(t)cosωct的频谱中都没有离散谱fc.(错)4、在数字通信中,若无码间串扰,则误码率为0。
(错)6、单极性数字信号的连0码时间越长,要求位同步器的同步保持时间也越长。
(对)7、只要无误码,则PCM接收机输出模拟信号中就无噪声(错)‘8、数字基带系统的频带利用率不可能大于2bit/(s.Hz)(错)9、在频带利用率方面QPSK通信系统优于2PSK通信系统(错)二、填空题4、在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中,可靠性最好的是(2PSK),有效性最好的是(2ASK、2PSK,2DPSK)5、均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是(编码位数增加1位,量化信噪比增大6dB),非均匀量化器可以提高(小)信号的量化信噪比。
(式9.4.10)信号量噪比:(S/N)dB=20lg M=20lg2N (N为编码位数)编码位数增加一位,(S/N)dB=20lg M=20lg2(N+1)-20lg2N=20lg2=6dB7、若信息速率为Wbit/s,则2PSK、4PSK信号的谱零点带宽分别为()和()HzPSK信号为双极性不归零码,对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M对调制信号:带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M对2PSK:M=2,带宽为:2W对4PSK,M=4,:带宽为:2W/ log2M =2W/2=W8、设基带系统使用了五抽头的预置式自动均衡器,则此系统冲激响应的抽样值等于0的个数最少为(4),不等于0的个数最少为(1)8、通过眼图,可以观察到(码间串扰)和(噪声)的大小10、当无信号时,加性噪声是否存在?(存在),乘性噪声是否还存在?(不存在)12、设信息速率为1.2kbit/s,则2ASK信号和4DPSK信号的频谱过零点带宽分别为()和()。
PSK信号为双极性不归零码,对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M对调制信号:带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M对2PSK:带宽为:2W对4PSK:带宽为:2W/ log2M =2W/2=W13、广义平稳随机过程的两个特点分别是(数学期望、方差与时间无关)和(自相关函数只与时间间隔有关)。
误码率和误比特率的关系
1、误比特率(BER:Bit Error Ratio):
在一定时间内收到的数字信号中发生差错的比特数与同一时间
所收到的数字信号的总比特数之比,就叫做“比特误码率”,也可
以叫做“误比特率”。
比特误码率(BER:Bit Error Ratio)是衡量数据在规定时间内
数据传输精确性的指标。
2、误码率(SER:symbol error rate):
误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。
两者关系:误码率即SER,表示为Pe。比特和码元之间本身就
是有区别的。比特是信息量多少的量度,而码元是编码符号。
每个码元携带信息量的多少是和码元采用的进制有关的,在二
进制中,每个码元携带的信息量是1bit,若用四进制,则为2bit,
关系式为:信息量(每码元)=log2N,其中,N是进制数。
误码率是错误码元个数的比例,误比特率也可说误信率,是错
误比特的比率。一个码元的信息量不一定是一比特,所以两者并不
一定相等。误比特率=误码率/(log2M)。
目前应用的比较广泛的是基于有线电视网络的Cable Modem系统,其基本架构如图2所示。
有线电视网络通过Cable Modem终端系统(CMTS)与互联网络连接。
用户通过二路分离器将从CMTS得到的信号分为两路,一路直接接到用户的电视机中用于用户观看有线电视节目,另一路连接到用户的Cable Modem上,通过Cable Modem调制解调与用户的计算机连接,用户可以使用计算机通过Cable Modem浏览互联网络。
在这种工作模式下,Cable Modem通过正交调幅(QAM)的方式调制解调信号,通过有线电视同轴电缆上和下载数据。
这种技术实际上是从有线电视同轴电缆的模拟信号带宽中分离出6MHz作为载频建立下行通道。
根据采用的调制方式的不同以不同的速度传输数据。
Cable Modem一般采用的是64QAM和256QAM两种调制方式,其特性如表1。
同样,为了抑制上行的噪声积累,一般采用16QAM 或者QPSK 调制方式。
其特性如表2所示:由此可以看出这种工作模式其本质就是利用现有的有线网络带宽来传递互联网络数据。
在这种模式下工作时,Cable Modem 终端系统(CMTS )在整个系统中起到非常重要的作用,它不但是Cable Modem 的控制中心,而且它还是有线电视网络与互联网络的接口部分。
用户通过CMTS与互连网络交换数据。
CMTS结构如图3所示。
它其实与一般的互联网接入方案没有太大的区别,系统包括路由器、以太网交换机、用户账号管理服务器、数据缓存服务器。
但与一般的互联网接入方案不同的是,它增加了Cable modem控制服务器和将与互联网络交互的数据转为RF信号并嵌入有线电视信号的部分。
这种工作方式所带来的好处是显而易见的,有线电视用户不用铺设新的数据通道,利用现有的有线电视线路,即可以与互连网络交互数据。
并且根据表1所示,用户使用时的数据下载速率和现有的DSL、LAN等宽带接入方案不相上下。
1、误码率Pe:SER,是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。
误码率=传输中的误码所传输的总误码∗100%如果有误码就有误码率。
另外,也有将误码率定义为用来衡量误码出现的频率。
误码的产生是由于在信号的传输中,衰变改变了信号的电压,致使信号在传输中遭到破坏产生误码。
噪音、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备故障以及其他因素都会导致误码。
在数据通信中,如果发送的信号是“1”,而接收到的信号却是“0”,这就是“误码”,也就是发生了一个差错。
在一定时间内收到的数字信号中发生差错的比特率与同一时间所收到的数字信号的总比特数之比,就叫做“误码率”,也可叫做“误比特率”。
误码率是最常用的数据通信传输质量指标。
它表示数字系统传输质量“在多少位数据中出现一位差错”。
2、误比特率Pb:BER.误比特率=传输中的错误比特数所传输的总比特数∗100%3、Distin ction betwee n P e and P b比特和码元之间本身就是有区别的。
比特是信息量多少的量度,而码元是编码符号,每个码元携带信息量的多少是和码元采用的进制有关的,在二进制中,每个码元携带的信息量是1bit,若用四进制,则为2bit, 关系式为:信息量(每码元)=log2N其中,N是进制数。
误码率是错误码元个数的比例,误比特率也可说误信率,是错误比特的比率。
一个码元的信息量不一定是一比特,所以两者并不一定相等。
在二进制码中,一个码元就是一比特,两者相等。
如果是其他进制的码元,比如M进制,则一个码元的包含lbM比特的信息。
因此当一个码元只有一比特的错误时,误比特率=误码率/lbM. 有些测量技术以预测误码率数量的统计分析为基础,这种使用普通统计分配法的统计分析可以达到一定的准确性。
调制方式在快变瑞利信道协作通信的性能分析所明璇;张曙【摘要】以误码率作为性能指标,讨论了快变瑞利信道下,4种调制方式与信道变化率、编码长度及信噪比的关系,经过推导总结为公式.研究采用单中继放大前传(amplify-and-forward, AF)协作分集对系统性能的影响.最后讨论了信道变化率与终端移动速度、载波频率的关系.仿真结果表明,相干调制适用于信道变化较慢的情况,而非相干FSK调制是快变信道下最优方式.各种调制方案引入协作分集后,性能都有较大提升.【期刊名称】《应用科技》【年(卷),期】2011(038)001【总页数】5页(P14-17,38)【关键词】调制方式;协作通信;误码率;时变瑞利衰落信道【作者】所明璇;张曙【作者单位】哈尔滨工程大学,信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TN925无线通信中,信号在信道中受到的衰落效应是影响信道容量和数据传输速率的关键因素之一[1-2].Sendonaris 等人 1998 年提出协作分集(cooperativediversity),以对抗衰落.基本思想是在系统中每个移动终端都有一个或多个协作伙伴,终端向基站发送信息的同时,将信息发送给协作伙伴,再由协作伙伴向基站发送消息,这样使得单天线的移动终端实现空间分集,获取一定的空间分集增益.研究表明在衰落环境下,协作分集可以扩大系统容量,提高网络服务质量,改善系统性能.文中比较了快衰落瑞利信道下不同调制方式对接收机性能的影响,研究协作分集对系统性能的改善.最后利用Jakes模型讨论了信道变化率和载波频率、码元速率和终端移动速度之间的关系.1 系统模型1.1 单天线链路模式考虑在时间选择性衰落、频率非选择性衰落瑞利信道下,单发射天线—单接收天线组成的通信链路.输入—输出关系为式中:nk是复加性高斯白噪声,功率谱密度为No.hk可由一阶自回归AR模型建模式中:ωk是密度为CN(0,σ2h)的独立同分布随机变量,表示信道的变化部分.a是相关参数,有a∈{0,1}.从式(2)可以看出,a的值越小,信道的变化率就越大.当a=0时,信道变为独立同分布;当a=1时,信道变为准静态衰落信道.根据模型,a>0.999 9为慢衰落;0.99<a<0.999 9为中尺度衰落;a<0.999为快变信道.1.2 协作模式单中继协作通信原理图如图1所示.图1 单中继协作通信原理图根据中继节点处理信号方式不同,可以将协作分集模式分为放大前传(AF)模式、译码前传(DF)模式和编码(CC)模式.这里研究放大前传模式.在AF模式中,每个中继收到源节点处传来的带有噪声的信号,仅简单地将模拟信号放大并重新传输到目的节点.目的节点将源节点直接发射信号与中继发射信号进行合并,得到发送信息.2 瑞利信道非协作通信各调制方式性能比较2.1 相干 BPSK检测方案为逐个符号检测,对第k个接收信号,判决变量通过均衡接收到的信号与噪声估计h0的相位得到,表达式是(h*0/|h0|)·yk.经过推导得到,此判决第k个符号位置的平均有效信噪比为相干BPSK系统,第k个符号平均误码率为经过化简,得到相干BPSK系统平均误码率为由式(5)可知,平均误码率不仅依赖于信道特性a及信噪比,同时依赖于码字长度N.2.2 相干 FSK相干FSK,第k个符号位置的平均误码率为经推导,可得相干FSK误码率公式当信噪比很大,Es/(Es+N0)≈1,由信道估计的限制产生地板效应.代入式(5)、(7),得到BPSK,与相干FSK在较高信噪比时误码率一致,为低信噪比时,相干FSK性能略差.需要注意的是式(6),只有当相干FSK每个正交子信道带宽等于BPSK整个带宽的时候才有效,即相干FSK系统带宽是BPSK系统带宽的2倍.综上所述,相干FSK整体上误码率比BPSK差,存在2条正交信道导致带宽的扩展,且在接收机处需要准确的信道估计;因此,相干FSK并不经常使用.2.3 非相干FSK非相干FSK(NCFSK)调制经常用于功率受限系统,例如卫星通信等.高斯信道下误码率peG与衰落信道下误码率pe之间存在如下关系式中:peG依赖于信号的调制方式,fγ(γ)是瞬时信噪比的概率密度函数,取决于衰落信道的类型.即衰落信道误码率受到信号的调制方式和信道衰落类型同时的作用.将高斯信道NCFSK误码率和瑞利信道信噪比的概率密度函数代入式(9),得到瑞利信道NCFSK误码率公式从式(10)知道,非相干FSK误码率与信道特性a及码字长度无关,只与系统的信噪比有关.2.4 DPSKDPSK在无线通信中有广泛的应用,可以消除衰落信道中普遍存在的载波相位恢复问题;然而,当信道变化率加快时,相邻符号周期上信道特性不再为常数,因此DPSK在快变信道中也存在地板效应.这里采用常规的差分检测方式,判决准则为y*k·yk+1.经过推导得到,系统平均信噪比为将高斯信道下DPSK误码率代入式(9)并化简,得到瑞利信道下的DPSK误码率公式将式(11)带入式(12),整理得到3 各种调制协作模式性能比较源节点用0,中继节点用1,目的节点用2表示.假设 i节点到 j节点的信噪比为γi,j,距离为 di,j.将源节点到目的节点距离 d0,2归一化,即 d0,2=1.非协作系统中,设发射机发射功率为Es.在协作系统中,设定每个发射机功率都均等分配,即源节点和中继节点发射机的功率为E0=E1=0.5·Es.对于放大前传(AF)协作分集,根据文献[3],中继节点增益系数A为忽略中继节点噪声,则中继增益为由文献[4]可知,所以有式中是没有协作分集时平均信噪比.设模型的总信噪比为γ,协作分集支路的信噪比为γ1.由文献[5-7]可知利用式(16)~(18),可得到瑞利信道下协作分集系统整体信噪比γ将协作分集系统总信噪比γ代入瑞利信道下各种调制方式非协作模式误码率公式,即可得到瑞利信道下的协作模式误码率.4 仿真4.1 瑞利信道各调制性能图2 各调制方式非协作模式误码率的比较图2给出各种调制方式信噪比-误码率曲线,可以看到低信噪比时,相干BPSK性能最佳,相干FSK性能略差,而DPSK和非相干FSK调制性能趋于一致;随着信噪比的提高,相干调制优势逐渐缩小,出现地板效应.非相干调制误码率随着信噪比的增加而减小.高信噪比时,DPSK也逐步出现地板效应.高信噪比下最优的调制方式是非相干FSK,性能整体随信噪比呈线性衰减的趋势.需要注意的是,相干调制的性能与编码长度有关,如果能缩小编码长度,其性能可以得到一定的提升,但各种调制间整体的性能趋势不会改变.4.2 协作通信各调制性能以相干BPSK和非相干FSK为例,研究协作通信性能.其中协作通信系统的中继节点处于源节点和目的节点的中间位置.图3中,低信噪比时,BPSK系统非协作模式与协作模式所需信噪比大概相差6~7 dB.随信噪比增加,协作模式性能优势逐渐消失,两者误码率趋于一致,出现地板效应.图3 BPSK非协作与协作通信性能比较图4中,随着信噪比的增加,非相干FSK误码率接近线性递减.对于相同的误码率,协作模式所需信噪比总比非协作模式低7 dB左右.图4 NCFSK非协作与协作通信性能比较4.3 信道变化对各调制方式性能影响为减小编码长度对性能的影响,取值应较小,为此取10个码字一组,以快衰落瑞利信道信噪比为10 dB条件为例,研究信道变化对协作系统的影响.图5为仿真图. 图5 各调制方式随信道变化的误码率改变从图5可以看出,慢变信道下BPSK性能最优,随着信道变化率的加快(a值减小),相干体制和差分体制的性能都降低,但差分性能优越于相干调制.快变信道下非相干FSK调制最优.据文献[4],多普勒频率与信道变化率a之间的关系可由Jakes的自相关模型近似得到这里a=J0(x)是第一类零阶贝塞尔函数,Rs是码元速率,fd是多普勒频率,且fd=f×v/C.其中f为数据频率,v为终端移动速度,C为电磁波传播速度,C=3×108 m/s.一般来说,实际的码元传输速率Rs=5 Kbit/s.对式(20)整理得第一类零阶贝塞尔函数为衰减的正弦曲线,从式(21)可知,当传输速率减小、载波频率或移动速度增加,a的值将减小,信道变化率加大.对于无人驾驶飞机的有中继通信而言,其运动速度为 300~600 km/h,传输信号的频率为2~5 GHz.移动速度大,信号载频高,而传输速率又比较低,因此应采用非相干FSK协作调制.5 结束语快变瑞利信道下,低信噪比时相干FSK调制性能最优;但随着信噪比增高,相干调制出现地板效应,而非相干体制误码率接近线性减小.引入协作分集概念,仿真得知采用协作分集后,各种调制系统性能都有很大的提升.相干调制对于信道变化敏感,慢变信道下相干调制性能优越.差分调制对于信道变化的适应性较强,快变信道下,误码率也远远低于相干调制.NCFSK调制误码率与信道变化无关,因此在快变信道下是最优调制方案.参考文献:[1]张曙,田园.衰落信道数字通信基础[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2010.[2]SIMON M K,ALOUINIM S.Digital communication over fading channels[M].2nd ed.Hoboken,NJ:Wiley,2005.[3]GOMADAM K S,JAFAR SA.Modulation and detection for simple receivers in rapidly time-varying channels[J].IEEE Transactions on Communications,2007,55(3):529 -538.[4]CHEN D,LANEMAN JN.Modulation and demodulation for cooperative diversity in wireless systems[J].IEEE Transactions on Wireless Communications,2006,5(7):1785 -1794.[5]ANGHEL P A,KAVEH M.Exact symbol error probability of a cooperative network in a Rayleigh fading environment[J].IEEE Transactions on Wireless Communications,2004,3(5):1416-1421. [6]LANEMAN JN,WORNELL GW.Cooperative diversity in wireless networks:efficient protocols and outage behavior[J].IEEE Transactions on Information Theory,2004,50(12):3062-3080.[7]NOSRATINIA A,HUNTER T E,HEDAYAT A.Cooperative Communication in Wireless Networks[J].IEEE Communications Magazine,2004,10:74-80.。
误码率(Error Rate)和置信度(Confidence Level)是统计学中常用的概念,尤其在通信和数据传输领域中有着重要的应用。
1.误码率(Error Rate):
误码率是衡量数据传输系统可靠性的一个重要指标。
在数字通信中,它被定义为错误比特数与传输总比特数的比例。
误码率越低,表明传输系统的可靠性越高。
例如,如果传输了1000个比特的数据,其中只有1个比特出错,那么误码率就是1/1000。
在计算误码率时,通常需要模拟或实际测试数据传输系统,并对接收到的数据进行错误检测和校正。
2.置信度(Confidence Level):
置信度是指我们对一个样本统计结果的可信程度。
例如,我们可能会说,根据95%的置信度,平均家庭每年将花费X美元购买食品。
这意味着,如果我们进行多次相同的样本采集和统计,那么在95%的情况下,这些统计结果的平均值将落在X 美元的某个范围内。
置信度的计算通常基于统计学中的概率论。
例如,在95%的置信度下,如果一个样本统计的结果为X,那么我们相信这个结果在真实总体中X的某个范围内的可能性为95%。
在通信系统中,置信度通常用于评估通信协议或编码方案的性能。
例如,如果一个通信协议在99%的置信度下具有较低的误码率,那么我们可以认为这个协议是可靠的。
因此,误码率和置信度在通信系统的设计和性能评估中都是非常重要的参数。
降低误码率可以提高通信系统的可靠性,而提高置信度则可以提高我们对通信系统性能评估结果的可信度。
比特信噪比和信噪比的关系一、引言在通信领域中,信噪比是一个非常重要的概念。
而在数字通信中,比特信噪比(Bit Signal-to-Noise Ratio,简称比特SNR)是一个更为具体和实用的指标。
本文将从比特信噪比和信噪比的概念入手,探讨它们之间的关系,并分析其在通信系统中的应用。
二、信噪比的概念信噪比(Signal-to-Noise Ratio,简称SNR)是用来衡量信号与噪声之间的相对强度或功率差异的一种指标。
在通信中,信号是我们所关心的信息,而噪声则是由于各种原因引入的干扰。
信噪比越高,表示信号相对于噪声的强度越大,通信质量也就越好。
在实际应用中,信噪比通常用分贝(dB)来表示。
公式如下:SNR(dB) = 10 * log10(Ps/Pn)其中,Ps为信号功率,Pn为噪声功率。
信噪比越大,表示信号功率相对于噪声功率的比值越大,通信质量也就越好。
三、比特信噪比的概念比特信噪比是在数字通信中衡量接收信号质量的重要指标。
它表示接收到的比特信号的平均功率与噪声功率之比。
在数字通信中,信号被离散化成比特(bit),通过传输介质进行传输。
因此,比特信噪比更为直接地反映了数字信号的质量。
比特信噪比与信噪比之间存在着一定的关系。
通常情况下,比特信噪比可以通过信噪比进行计算。
具体而言,比特信噪比(BER)与信噪比(SNR)之间满足如下关系:BER = f(SNR)其中,f为一个函数,表示比特信噪比与信噪比之间的具体关系。
该函数的具体形式取决于所使用的调制解调方式、编码方式以及其他通信系统参数。
四、比特信噪比与通信质量的关系比特信噪比直接影响着数字通信系统的性能和可靠性。
通常情况下,比特信噪比越高,表示接收到的比特信号相对于噪声的功率越大,传输质量也就越好。
而当比特信噪比较低时,噪声的干扰会导致比特信号的失真和误码率的增加,从而降低了通信质量。
为了提高比特信噪比,我们可以采取一系列的措施。
比如,在传输过程中使用更好的编码和调制方式,增加信号的功率,减小噪声的功率等。
pam4 误码率标准
PAM4即四位不规则多电平调制,是一种高速数据传输技术。
在PAM4中,每个传输符号可以表示4个不同的电平,使得每个符号携带更多的信息量。
误码率是在数据传输过程中,接收端收到的错误比特数与发送的总比特数之比。
误码率标准是指在特定的传输系统中,要求达到的误码率水平。
在PAM4传输中,误码率标准通常用BER(Bit Error Rate)来表示,即每传输1个比特中的错误比特数。
一般而言,误码率标准越低,传输系统的可靠性就越高。
不同的通信标准或应用场景对误码率标准有不同的要求,比如在高速光纤通信中,常见的误码率标准可以是10^-12,要求每传输10^12个比特中只允许有1个错误比特。
误码率标准通常是在系统设计阶段根据实际需求和可行性来确定的,可以根据通信环境、传输距离、带宽需求等因素进行衡量和协商,以保证传输的可靠性和性能,并优化系统设计。
qam误码率公式
QAM误码率公式
QAM(汉明码)是一种多重编码技术,它可以把信号分解并编码在多个子载波上,从而大大提高数据传输的效率。
QAM误码率是指在某个信噪比状态下实现给定QAM编码的解调输出的误码率。
这个值能够有效的反映信号质量。
QAM误码率公式如下:
QAM误码率(BER)= 1 - (1 - 2^-m)^k
其中,m表示信号的码长,k表示码字的长度。
用实际的例子来解释QAM误码率公式,以16QAM半径为例:
如果信号的码长m为4,那么将16个码字长度根据4位编码,将其分解成4个2位子码字,即k=4。
在一定的信噪比状态下,所得的QAM误码率为:
QAM误码率(BER)= 1 - (1 - 2^-4)^4 = 0.36%
也就是说,当给定4位编码的16QAM信号在一定的信噪比状态下,信号的解调输出误码率为0.36%,这就是QAM误码率公式的解释。
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不同调制模式下的误码率与信噪比的关系 一.原理概述 调制(modulation)就是对信号源的信息进行处理加到载波上,使其变为适合于信道传输的形式的过程,就是使载波随信号而改变的技术。一般来说,信号源的信息(也称为信源)含有直流分量和频率较低的频率分量,称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号,因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号,而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率,使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者(也称为信宿)处理和理解的过程。 调制的种类很多,分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制;用数据或数字信号调制称为数字调制。按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干光调制)等。调制的载波分别是脉冲,正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式,后两者合称为角度调制。此外还有一些变异的调制,如单边带调幅、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能。 本文简单介绍了数字正弦波调制的误码率与信噪比的关系。 数字调制即基于调制器输入信息比特,从一组可能的信号波形(或符号)组成的有
限集中选取特定的信号波形。如果共有M种可能的信号,则调制信号集S可表示为
对于二进制调制方案,一个二进制信息比特之间映射到信号,S就只包含两种信号。对于更多进制的调制方案(多进制键控),信号集包含两种以上的信号,每种信号(或符号)代表一个比特以上的信息。对于一个大小为M的信号集,最多可在每个符号内
传输2logM个比特信息。 1. 二进制相移键控(BPSK) 在二进制相移键控中,幅度恒定的载波信号随着两个代表二进制数据1和0的
信号1m和2m的改变而在两个不同的相位间跳变,通常这两个相位差为180°,如
果正弦载波的幅度为cA,每比特能量21=2bcbEAT,则传输的BPSK信号为: 2(t)=cos(2t+) 0t(1)bBPSKccbbEsfTT二进制的或者
22(t)=cos(2t++) =-cos(2t+) 0t(0)bbBPSKccccbbbEEsffTTT二进制的
我们将1m和2m一般化为二进制数据信号(t)m,这样传输信号可表示为: 2(t)=m(t)cos(2t+)bBPSKccbEsf
T
对于AWGN(加性高斯白噪声)信道,许多调制方案的比特差错率用信号点之间的距离(星座图中相邻点的欧几里得距离)的Q函数得到。对于BPSK,距离为2bE,比特差错概率为:
,02=()beBPSKEPQ
N
其中Q函数与互补误差函数erfc的关系为:1()=()22Qerfc,其中()=1-()erfcerf,而误差函数erf的表达式为:
2-02()=yerfedy
2. 差分相移键控(DPSK) 差分PSK是相移键控的非相干形式,它不需要再接收机端有相干参考信号。在DPSK系统中,输入的二进制序列先进行差分编码,然后再用BPSK调制器调制。虽然DPSK信号有降低接收机复杂度的优点,但是它的效能比相干PSK低。当有AWGN时,平均差错概率为:
,01=exp(-)2beDPSKEP
N
3. 多相相移键控(MPSK) 在多进制相移键控中,载波相位取M个可能值中的一个,即=2(-1)/Mii,其
中=1,2,,Mi,调制后的波形表达式如下: 22(t)=cos(2+(i-1)),0,=1,2,,MsicssEsfttTiTM
其中2=(logM)sbEE,2=(logM)sbTT。 则MPSK的符号差错概率大约为:
,042(sin())2seMPSKEPQNM
4. 频移键控(FSK) 这里我们重点介绍二进制频移键控(BPSK)。在二进制频移键控中,幅度恒定不变的载波信号的频率随着两个可能的信息状态(成为高音和低音,分别代 表二进制1和0)而切换。而根据频率变化影响发射波形的方式,FSK信号在相邻的比特之间或者呈现连续的相位,或者不连续。FSK信号表达式为
2(t)=(t)=cos(2+2)t 0t(1)bFSKHcbbEsvffTT二进制的
2(t)=(t)=cos(2-2)t 0t(0)bFSKLcbbEsvffTT二进制的
在正常的载波频率中,2f是恒定的偏移量。 FSK相干检测接收机的差错率为:
,0=()beFSKEPQ
N
使用非相干检测时FSK系统的平均差错率为:
,01=exp(-)22beFSKEP
N
而对于最小频移键控(MSK)实质就是调制系数为0.5的连续相位的FSK,它有恒包络、频谱利用率高、BER低和自动同步等优点。对于高斯频移键控(GFSK),是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后,再进行FSK调制的数字调制方式。它在保持恒定幅度的同时,能够通过改变高斯低通滤波器的3dB带宽对已调信号的频谱进行控制,具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等无线通信系统所希望的特性。 5. 多进制正交幅度调制(QAM) 在MPSK调制中,传输信号的幅度保持在一恒定值,因此星座图的圆形的。通过改变相位和幅度,我们获得一种新的调制方法,称为多进制正交调制(QAM),一般形式定义为:
minmin22(t)=cos(2)+sin(2),0,=1,2,,MiicicsssEEsaftbfttTiTT
其中,minE是幅度最小的信号的能量,ia和ib是一对独立的整数。 第i个信号点的坐标是miniaE和minibE,其中(ia,ib)是如下给出的L矩阵的元素: (-L+1,L-1)(-L+3,L-1)(L-1,L-1)(-L+1,L-3)(-L+3,L-3)(L-1,L-3){,}=(-L+1,-L+1)(-3+1,-L+1)(L-1,-L+1)iiab
其中=LM。对于16-QAM信号的星座图,其L矩阵为 (-3,3)(-1,3)(1,3)(3,3)(-3,1)(-1,1)(1,1)(3,1){,}=(-3,-1)(-1,-1)(1,-1)(3,-1)(-3,3)(-1,3)(1,-3)(3,-3)iiab
如果使用相干检测,多进制QAM信号在AWGN信道中的平均差错概率大约是:
min,QAM021=4(1-)()e
EPQ
NM
使用平均信号能量avE,上式表示为:
,QAM031=4(1-)()(M-1)aveEPQ
NM
二.实验仿真与分析 我们用matlab分别仿真了各种调制模式下的信噪比与误码率的关系,其中图1 是无分集情况下的仿真结果图,图2 是在发射接收端二分集的情况下的仿真结果图,图3 是4分集的情况下仿真结果图。
图1. 无分集情况下的各种调制方式的BER与SNR的关系 图2. 二分集情况下的各种调制方式的BER与SNR的关系
图3. 四分集情况下的各种调制方式的BER与SNR的关系 由上述三图我们可以看出,在不同的分集情况下,在各个信噪比点相对于其他调制方式来说,BPSK的误码率最小。而对于FSK,虽然非相干检测简化了接收机的结构,但与相干检测相比,相同信噪比下的误码率约大一个数量级。而其他几种调制方式的误码率随
着信噪比和分集的增加变化相差无几。 学术会议的组织程序及筹备细节
一、会前准备
1. 拟定会议计划:①拟定会议主题、名称、地点、规模等,确定特邀嘉宾(含专题讲座专家);②确定会议日期、日程及议程及预备会议内容③排出会议作息时间及注意事项;④做出会议经费预算和筹资方案;⑤成立会务组,明确会务分工。 2. 发出会议通知:①第一轮通知(告知会议具体时间、地点、演讲专家及讲题等);②在会议的前几天正式确认嘉宾是否能够参加会议。 3. 准备会议材料:投影仪、相机、横幅、签到表、专家意见反馈表、礼品、场地租用合约、电脑(电源线鼠标等)、排插、数据线、水笔、 4.布置会场:①排定会议座次;②布置环境;③检查并配置电化设备;④展台安排。 二、会议现场 1. 会议报到:①接待;②填写签到表;③分发会议材料或礼品;④通知有关事项。 2. 会场组织:①调动与会者提问和讨论;②会议记录;③做好会议的拍照工作; 三、会后安排 1. 会后事宜:①做好欢送参会代表的工作②整理签到表 ③整理好会议所用的东西带回公司④结算会议开支费用 2. 会后工作:讨论此次会议的的亮点及不足,制定好后期回访的计划。 学术会议的主体是参会代表,组织好代表是开好会议最重要的环节。我们的会议一般规范较小,学术会议的顺利召开,往往取决于一些必不可少细节方面的充分准备。如会议地点应尽量选择环境较好,交通便利,接待能力较强或与会议研讨内容相关的地区,最好在当地有依托单位。会场的布置,包括主席台的设置、横幅标语、背景幕布、投影设备的安装使用、茶水服务、位置安排等,一定要安排周到。另外,经过充分准备的学术会议,一定要按期召开。会议期间应当就讨论的主题进行广泛深入的研讨。学术会议要安排紧凑,紧扣主题,提倡各种不同学术观点的碰撞,对参会者应一视同仁,主持人努力营造学术自由、平等的气氛。在会议的形式上,我们也要力求多样化,要灵活采用大会报告、辩论会、学术沙龙、设问和答辩、自由发言、圆桌座谈、冷餐会、成果展示等多种学术会议形式,营造学术会议的宽松氛围,提高交流成效。