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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。
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《通信原理》课程设计报告设计题目2DPSK和2PSK性能分析指导教师职称讲师姓名学号日期2DPSK和2PSK性能分析计算机与信息工程学院####### ## ###########指导教师#### 讲师摘要三种基本数字调制方式中，相移键控抗噪声性能最好，而差分相频键控DPSK克服了PSK的相干载波恢复中载波相位模糊的缺点，在实际中有更广泛的应用。
本课设中通过对2PSK相干解调和2DPSK 差分相干解调进行性能分析，最终得出2DPSK由于去除了“倒π”现象，其性能优于2PSK。
关键词相干解调；差分相干解调；“倒π”现象2DPSK And 2PSK Performance AnalysisComputer and Information Engineering College 2009 ZhangLu 20091101614Directed by YuZongZuo LecturerAbstract The phase-shift keying(PSK or DPSK) is the best anti-noise performance in the three basic digital modulation scheme, differential phase frequency shift keying DPSK, which is applicated extensively , to overcome the shortcomings of PSK coherent carrier recovery 180 degrees in the carrier phase ambiguity. This experiment set up by 2PSK coherent demodulation and 2DPSK differential coherent demodulation performance of them to carry on the analysis, finally finds the2DPSK performance is superior to that of 2PSK due to the removal of the"π" phenomenon Keywords Coherent demodulation; Differential coherent demodulation; T he"π" phenomenon 1 引言随着通信技术的日益迅速发展。
课程名称：通信原理课程代码：学分：3总学时：48适用专业：电子与信息一、课程的性质、目的与任务本课程为电子与信息专业必修课，是重要的专业基础课程适合于未来从事通信行业工作的本科生学习。
课程教学目的是要求学生掌握通信基本概念、信号分析处理、通信系统的构成、基本原理、数字通信系统组成及其关键功能模块等原理。
初步学会分析和研究通信系统的各种性能参数，并运用计算机仿真等方法对系统进行性能分析研究。
通信原理是一门处于不断发展的课程与学科，要求能追踪前沿技术并培养创造性解决问题的能力。
同时通过授课、作业、案例分析，培养学生思维和能力。
二、教学的基本要求通过本门课程的教学与学习，要求同学们能了解通信系统的发展与未来，掌握通信原理及其关键技术，并了解当前通信领域中层出不穷的各种新技术和新名词，了解该领域内的各种前沿技术与未来发展趋势。
通过教学，学生们能理解通信基本原理，理解各种通信系统的特点、应用范围等内容。
并掌握通信的信源、发送设备、信道、接收设备等相关技术及其基本原理，掌握常见的通信系统设备及其工作原理、性能等相关内容。
三、课程教学内容、重点与难点第一章绪论（2学时）⏹知识要点：通信系统的组成、系统模型及分类；通信技术的发展历史及趋势；信号、消息；信息及其度量，信息量和平均信息量；通信系统的性能度量；信道。
⏹重点：1. 模拟和数字通信系统模型。
2．信息量与平均信息量（信息的熵）的计算。
3．码元速率，信息速率，频带利用率，误码率，误信率的定义与计算。
4. 信道⏹难点：信息量与平均信息量（信息的熵）的计算、信道分析。
⏹教学方法：课堂讲解与讨论第二章确定信号分析（4学时）⏹知识要点：信号通过系统的过程。
确定信号的时域和频域分析。
傅立叶变换关系式，傅立叶变换的主要运算特性，常用信号的傅立叶变换；；信号的能量和能量谱密度；信号的功率和功率谱密度。
⏹重点：信号及其正交展开变换、信号的傅氏分析、相关函数及功率谱密度函数。
思考题1-1 什么是通信？常见的通信方式有哪些？1-2 通信系统是如何分类的？1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。
1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。
1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?习题1-1 设英文字母E出现的概率=0.105，X出现的概率为＝0.002，试求E和X的信息量各为多少？1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。
1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。
（l）试问系统误信率=？（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？为什么？（3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？习题答案第一章习题答案1-1 解：1-2 解：1-3 解：1-4 解：1-5 解：1-6 解：1-7 解：1-8 解：思考题2-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？（答案）2-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？2-3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。
1 绪论随着世界通信产业的迅速发展，特别是移动通信技术高速发展，移动用户新需求的迅速增加，新的业务不断产生，人们已不满足单一的语音通信服务，而希望能利用移动电话进行图像、声音、数据等多媒体信息的通信。
但由于多媒体通信比传统的语音通信需要更大的信道容量，这样给非常有限的频谱资源提出了严峻考验。
可靠、高效、稳定的数字通信体制对于数字多媒体通信系统的实现起到了至关重要的作用。
正交幅度调制QAM是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
正交振幅调制技术（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应用。
1.1 课题背景及意义以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA为代表的第三代移动通信网络除了支持传统的话音业务以外，还推出了大容量的宽带数据服务，与以GSM、CDMAIS95标准为代表的第二代移动通信系统相比，在技术上，3G系统的上下行速率理论上可以达到2Mbit/s左右的水平，它可以提供包括视频在内的各种多媒体宽带应用服务，诸如下载或流媒体类业务，需要系统提供更高的传输速率和更多的延迟。
为了满足此要求，WCDMA对空口接口作了改进，引入了HSDPA技术，使之可支持高达lOMbit/s的峰值速率。
在HSDPA系统中引进了AMC技术，在HSDPA系统中AMC的调制选择了低阶的QPSK和高阶的16QAM，作为其调制方式。
同样，作为宽带无线接入技术，韩国引入了WiBro技术，它可采用三种调制方式，包括QPSK、16QAM、64QAM等。
而目前作为中国国内唯一拥有自主知识产权的高速率无线宽带接入技--MeWiLL，McWiLL终端接入设备CPE亦采用QPSK/8PSK/QAMl6/QAM64自适应调制技术。
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现一、引言在通信系统中，多输入多输出（MIMO）技术和正交频分复用（OFDM）技术是两种重要的通信技术，它们分别能够提高系统的数据传输速率和信号的可靠性。
而QPSK和16QAM调制则是常用于数字通信系统的调制方式，在实际应用中具有重要的意义。
本文将结合MIMO-OFDM系统和QPSK、16QAM调制，使用Matlab进行仿真实现，展示其在数字通信系统中的应用。
二、MIMO-OFDM系统MIMO-OFDM系统是将MIMO技术与OFDM技术相结合的一种通信系统。
MIMO技术是指通过多个天线实现在同一频段上传输多个并行数据流的技术，可以提高系统的数据传输速率和信号的可靠性。
而OFDM技术是一种多载波调制技术，可以将一个高速数据流分成多个低速数据流，并通过并行传输提高系统的频谱利用率和抗多径干扰能力。
在MIMO-OFDM系统中，传输信号首先通过MIMO编码器进行编码，然后经过OFDM调制器进行调制。
接收端通过OFDM解调器和MIMO解码器对接收信号进行解调和解码，从而实现数据的传输。
三、QPSK调制QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制是一种常用的数字调制方式，它将信号分成实部和虚部进行调制，每个符号携带两个比特信息。
QPSK调制器通过将输入的二进制比特流分成两路，分别作为实部和虚部信号进行调制，形成QPSK调制信号。
QPSK调制的信号点分布在复平面上的四个正交位置，分别代表00、01、10、11四种符号的调制。
它的优点是可以在相同的带宽和功率条件下实现比BPSK调制更高的数据传输速率，且具有抗噪性能好的特点。
五、MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现为了验证MIMO-OFDM系统在QPSK和16QAM调制下的性能，我们使用Matlab进行仿真实现。
首先我们建立了一个具有多个发送天线和多个接收天线的MIMO信道模型，并在此基础上构建了一个MIMO-OFDM系统。
1.与二进制系统相比，多进制调制的特点是什么？答：①在相同的码元传输速率下，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；②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；③在相同噪声情况下，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。
2.一般的复用形式有哪几种？什么是时分多路复用？答：频分复用、时分复用和码分复用。
时分多路复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同时间的时间区间。
在同一信道上同时传送的基带信号具有相同的抽样频率，但抽样脉冲在时间上交替出现占据不同的时隙b5E2RGbCAP3.什么是加性高斯窄带白噪声？答：高斯窄带白噪声是指一个噪声概率密度服从正态分布<即高斯噪声），其功率谱密度在整个频域内均匀分布，且其还满足窄带条件，即其带宽远远小于中心频率，而且中心频率偏离零频很远，这样的噪声称为高斯窄带白噪声。
p1EanqFDPw4.试画出二进制确定信号的最佳接收结构。
5.简单增量调制的主要优缺点是什么？优点：① 低比特率时,量化信噪比高于PCM.② 抗误码性能好,能在误码率较高的信道里工作③便译码器比PCM 简单.缺点：存在斜率过载和动态范围问题。
6.数字通信系统中编码分为哪两类？并简述其各自的作用。
信源编码和信道编码两类。
①信源编码完成的是将模拟信号转换为数字信号，目的是提高传输的有效性。
②信道编码完成是将信源编码输出的数字信号变换成适合于信道传输的码型，目的是提高传输的可靠性。
DXDiTa9E3d7.为什么简单增量调制的抗误码性能优于线性脉冲编码调制？答：增量调制是用一位二进制码表示相邻抽样的相对大小，用相邻抽样值的相对变化来反应模拟信号的变化规律，且在接收端只需要用一个线性网络便可以恢复模拟信号，而线性脉冲编码调制是将模拟信号抽样值变成二进制码组的过程，为减少量化噪声，一般需要较长的代码及教复杂编译码设备。
RTCrpUDGiT8.在模拟调制中改善门限效应的方法及原理。
安康学院学年论文﹙设计﹚题目多进制数字调制系统抗噪性能分析学生姓名任永森学号 2009222343 所在院(系)安康学院专业班级电子信息工程 09级（1班）指导教师张申华2012年 6月8日多进制数字调制系统抗噪性能分析（作者：任永森）（安康学院电子与信息工程系电子信息工程专业09级，陕西安康725000）指导教师：张申华【摘要】本文以双模噪声为背景噪声，详细分析了二进制数字调制系统的抗噪声性能。
它是对原建立在高斯噪声基础上通信与信号处理理论的完善与补充，有一定的普遍意义。
在理论分析的基础上，给出了仿真结果并进行了分析。
【关键词】双模噪声相干检测非相干检测高斯型混合Anti-noise performance of M-ary digital modulationsystemAuthor: Ren Y ongsen（Department of electronics and Information Engineering Ankang University of electronic informationengineering09，Ankang 725000，Shaanxi）Directed by Zhang ShenhuaAbstract：The bimodal noise background noise, a detailed analysis of the binary digital modulation noise immunity performance of. It is to build in the Gauss noise based on communication and signal processing theory perfect and supplement, has certain common sense. On the basis of theoretical analysis, simulation results and analysis.Key words：Bimodal Noise coherent detection noncoherent detection Gauss hybrid0 引言通信与信号处理理论一般是建立在高斯噪声基础之上的，它对建立在高斯噪声基础上的数字调制系统中的背景噪声为高斯噪声时的性能分析理论上已经比较完善。
非高斯噪声研究是现代信号处理的核心内容之一，其应用范围以涉及地球物理各个领域。
在信号处理方法中，特别是对于各种污染非高斯噪声的接收信号的检测和处理，用高斯噪声进行近似分析不能得到满意效果，所以在处理信号和数据时，首先要分清混有那类噪声，建立其数学模型进行处理。
非高斯噪声比高斯噪声更具一般性，对于一些最简单的非高斯噪声类型可以建立广义高斯模型，对于混合噪声，有高斯型混合以及高斯过程非高斯过程混合，应分别根据具体情况建立数学模型并进行分析。
在一般电子设备中把干扰看成高斯噪声是足够准确的；在军事民航和物探等设备中，影响信号接收的很多噪声为非高斯噪声，如看作高斯噪声有时可能会产生破坏性损失。
现实中，噪声往往是混合噪声，可能是双模的双模噪声是一种简单混合噪声，研究方法比高斯噪声稍复杂，但可以代表混合噪声的一些特性。
我们以高斯过程叠加均匀相位正弦波震荡过程以及高斯过程叠加码间干扰过程为背景噪声进行研究。
高斯过程和非高斯过程混合即高斯过程叠加均匀相位正弦波振荡过程θ B 的双模过程PDF 为式（1）图1 概率密度函数曲线()()θσθσπππd B x p ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎰22202--exp 81x (1)其中，2σ是高斯分量的方差。
高斯混合过程即高斯过程叠加码间干扰过程的双模过程PDF 为式（2）：()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2222-21-exp 21-exp 81)(σσσπb x b x x P (2) 当b<σ/3时，完全把双模噪声等效为高斯噪声。
1双模噪声下数字调制系统的抗噪性能分析通信系统的抗噪性能是指系统克服加性噪声影响的能力。
在数字通信中，信道加性噪声有可能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。
下面分别讨论二进制振幅键控（2ASK ）、移频键控（2FSK ）及移相键控系统（2PSK ）的抗噪性能。
1.1 2ASK 系统的抗噪声性能在文献[4]中以采用了非相干解调即包络检波法分析系统抗噪声性能，给出了门限和误码率的近似公式，本文采用相干解调即同步检波法对系统抗噪声性能进行分析。
假设2ASK 信号幅度为A ，发送‘1’码的概率为P(1)，发送‘0’码的概率为P(0)，有P(1)=P(0). (1)背景噪声为高斯过程与非高斯过程混合当背景噪声为高斯过程加正弦波过程时，发送码元为“1”时，抽样判决器输入端的波形的PDF 为： ()θσθσπππd 2---e x p 81)(2022⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛=B A x x P (3) 当发送码元为“0”时，抽样判决器输入端的波形的PDF 为：()θσθσπππd 2--exp 81)(220⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎰B x x P （4） 当A/B 较大时，为单门限判决，门限为V*=A/2.求得误码率为：θσθφσθφππd 50--50-4120⎪⎭⎫⎝⎛+⋅+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛⋅=⎰B A B A P e （5）(2)背景噪声为高斯型混合当背景噪声如式（2）所示即高斯型混合过程时，发送码元为“1”时，抽样判决器输入端的波形为PDF ()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=22221--21-e x p --21-e x p 81σσσπb A x b A x x P （6） 当发送码元为“0”时，抽样判决器输入端的波形为PDF ：()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=22220-21-exp 21-exp 81σσσπb x b x P （7） 当A>2b 时为单门限判决，门限为V*=A/2，误码率为：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=σφσφb A b A P e -21-21-21 （8） 1.2 移频键控(2FSK)系统抗噪声性能分别采用非相干检测法和相干检测法进行二进制FSK 信号的解调。
抽样判决器是判定哪一个样值大，不需要专门设置门限电平。
仍然假设P(0)=P(1).(1)背景过程为高斯过程与非高斯过程混合即背景噪声方式(1)所示的高斯过程叠加正弦波过程进行分析。
采用非相干检测法，我们求的误码率公式为：dv BQ P P e )v((v)20σσπ⋅=⎰（9）其中()ρα,Q 为Q 函数，P(v)为窄带双模过程加正弦波的包络PDF ：ϕσϕσϕπσσπd At A v B I At A B v v v P ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎰2222022222-2-2-exp 2)(()⎰=πσσπ20)(x exp 21(x) x I 为零阶修正贝塞尔函数。
采用想干检波法，得到误码率公式为：()dv B v d A B v P e ⎰⎰⎰⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛=πππθσθϕθσθπσπ202020222d -2---exp 241 （10）(2)背景噪声为高斯型混合即对背景噪声为式（2）所示的高斯过程叠加码间干扰过程进行分析，对于非相干检测，求的误码率公式为：()dv v Qf P e σσπ/,/b 2(v)20⎰=（11）其中f(v)为窄带双模过程包络PDF ： ()432122222f f f f 2-2e x p d v f (v )+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=σσA b v （12） 其中1f ,2f ,3f ,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛±±+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛±±=4b 8242exp f 22224πβσπβσσA A b vI bA，式中β为常数。
采用相干检波，求的误码率公式为：()()v v -b -v -2-b -A -v e x p 2-b A -v e x p 241-2222d bP e ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎰∞∞σφσφσσσπ (13) 1.3移相键控系统（2PSK ）抗噪声性能我们仍然考虑P(0)=P(1)，采用相干检测进行解调，门限判决值为0电平。
(1)背景噪声为高斯过程与非高斯过程混合当背景噪声为式(1)所示时，求得系统误码率为：θσθφσθφππd B A B A P ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎰--41e 20（14）(2)背景噪声为高斯型混合当背景噪声为式(2)所示时，求得系统误码率为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=σφσφbA b A Pe --21 （15）2、仿真实验结果及分析以上得出了双模噪声下二进制数字调制系统的误码率公式，现在用Matlab进行仿真实验，对双模噪声下二进制数字调制系统的性能进行比较。
当背景噪声为高斯型混合即(2)式所示时，取双模噪声中的参量b=1.5这样并不失一般性,因为2ASKD与2FSK系统的非相干检波法误码率性能与相位常数有关，取画出误码率对应信噪比RSN 曲线如图所示。
当背景噪声为为高斯过程叠加正弦波过程时去双模参数σ=1，B=2，画出误码率对应信噪比RSN 曲线如图3所示。
对比图2和图3可以看出：两种背景噪声下的误码率都随信噪比的增加呈快速下降趋势；在抗加性双模白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，ASK最差。
在相同的信噪比RSN下，相干2PSK将有最低的误码率。
在一般情形下，电子设备中的干扰信号往往被当做高斯噪声处理，如果干扰信号为双模噪声而用高斯噪声的方法处理会影响信号接收的准确性。
对此分别对高斯噪声以及式（2）所表示的双模噪声情形下2ASK和2FSK系统中高斯噪声下的误码率总是高于双模噪声的误码率，即在信号接受准确性要求高的情形下，把双模噪声看作高斯噪声处理是不准确的。
图2 背景噪声为（2）式下RSN--P e性能图图3 背景噪声为（1）式下RSN--P e性能图图4 高斯噪声下与双模噪声下P e比较3、结语本文中分析的两类双模噪声属于两类非高斯噪声，式（1）所示的双模噪声属于高斯过程和非高斯过程混合；式（2）所表示的双模噪声属于一类特殊的非高斯噪声高斯混合噪声。
双模噪声中，相干检测法的误码率Pe小于非相干检测的误码率，担当信噪比较小时为双门限判决。
故小信噪比时应采用非相干检测法，大信噪比时采用相干检测法。
