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2ASK抗噪声性能分析

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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。

但实际上，在大多数数字通信系统中，都选择正弦信号作为载波。

这是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。

数字调制的种类比较多，而且还会根据需要发展出新的方式来。

它们都是以基带数字信号直接控制载波的某一参量（幅度、频率或相位）来实现的，形成振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）和相移键控（PSK）。

数字基带信号可以是二进制的，也可以是多进制的，因此就有二进制数字调制和多进制数字调制。

数字调制都是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。

2 2ASK （二进制振幅键控）调制解调系统
在幅度键控中载波幅度随调制信号而变化，也就是载波的幅度随着数字信号1和0在两个电平之间转换。

设信源发出的是二进制符号0、1组成的序列，且假定0符号的出现概率是P ，1符号出现的概率是1-P ，则一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲与一个正弦载波脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，即：
00()[()]cos n S e t a g t nT t ω=-∑
这里g(t)是持续时间为S T 的矩形脉冲，而n a 为0的概率为P ，为1的概率为1-P
通常2ASK 的调制有两种方法：
1、相乘法
2、开关法
当基带信号A （t ）为高电平时，开关电路如图所示，当基带信号A （t ）为低电平时，开关处于断开状态，二进制振幅键控信号状态为零，此时二进制振幅键控信号又常称为通-断键控信号(OOK 信号)。

2ASK 的解调系统的基本解调方法也是有两种：非相干解调（包络检波法）和相干解调法（同步检测法）。

相应的解调系统如下所示：
（1）非相干解调（包络检波法）
（2）相干解调法（同步检测法）
3 2ASK 的抗噪声性能
通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。

在数字通信系统中，加性噪声可能使传输码元产生错误。

其错误程度一般用误码率来衡量。

（1） 非相干解调的误码率 非相干接收时的误码率为：)
/411222r e P erfc r e -=+，其中22/2r A σ= 为解调器的输入信噪比。

当信噪比r >>1时，/4r e P r π-=。

（2）相干解调的误码率 相干接收时的误码率为：)122e P erfc r =，其中22/2r A σ=为解调器的
输入信噪比。

当信噪比r >>1时，上式变成/4r e P r
π-=。

4 仿真分析
利用matlab 对2ASK 进行仿真，在2ASK 调制后对信号加入不同信噪比的高斯噪声，然后进行解调（本次仿真采用相干解调），计算出误码率。

程序流程图如下：
仿真结果如下图所示：
结果分析：图中实线是理论上的信噪比与误码率关系曲线，*则是进行2ASK 调制解调后的仿真分析。

由图可见随着信噪比的增大，理论计算与实际仿真得到的误码率均在下降，但是由于仿真码元数目比较少，误码率只能达到接近410 。

产生数字基带信号
2ASK 调制
加入高斯白噪声
2ASK 解调
计算误码率
5 结束语
2ASK是一种最早的数字调制方式，最早用于电报传输，由于其误码率较高，现在已经比较少使用，但是由于其调制方式简单，其抗噪声性能分析方法具有普遍意义，对于理解数字调制以及抗噪分析很用帮助，可以作为学习其他调制方式的基础。

参考文献
[1] 樊昌信等编著.通信原理（第5版）.国防工业出版社。

[2] 曹志刚等编著.现代通信原理。

清华大学出版社
[3] 车晴编著。

电子系统仿真与MATLAB。

北京广播学院出版社
[4] Izzo L，Tanda M. Weaksignal Diversity Detection in Narrowband Nongaussian Noise ［J］. Information Theory Proceedings, IEEE International Symposium on，1997，196现代电子技术
[5] 沈振元.通信系统原理.西安电子科技大学出版社。

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樊昌信通信原理第7章 数字调制(7版)

樊昌信通信原理第7章 数字调制(7版)


1
式中，n1c(t) 和 n2c(t) 均为低通型高斯噪声，( 0，
n
2
)
判决 规则
x1 > x2 时，判为“1” x1 x2 时，判为“0”
x1 (t )
定时 脉冲 抽样 判决器 输出
Pe

发 “1” 错判为“0”的概率为
x2 ( t )
P(0 /1) P( x1 x2 ) P( x1 - x2 0)
带通 滤波器
1
相乘器
低通 滤波器 定时 脉冲 低通 滤波器
x1 (t )
抽样 判决器 输出
发送端
信道
yi ( t )
带通 滤波器
y1 (t )
2 cos 1t
相乘器
sT (t ) ni (t )
Pe
2
x2 ( t )
y2 (t )
2 cos 2t
发“1”时：
y1 (t ) a cos 1t n1 (t )
b0 =b / n 归一化门限值 发“0”错判为“1”的概率为
P (1 / 0) P (V b) f 0 (V )dV
b



b
2 2 V V 2 / 2 n2 b2 / 2 n b0 /2 e dV e e n2

系统的总误码率为
Pe P (1) P (0 / 1) P (0) P (1 / 0)
K
a = kA
发“1”时 发“0”时
ni (t )
a cos c t ni (t ) yi (t ) ni (t ) 0
a cos c t n(t ) y (t ) n(t ) 0
发“1”时 发“0”时
5.3节知识点3-2PSK和2DPSK抗噪声性能

5.3节知识点3-2PSK和2DPSK抗噪声性能


sT (t)
yi (t)
ni (t)
y(t)
cos ct
x(t)
s(t)
aacocsos ctc,t ,
发“0”时 发“1”时
y(t) [[aanncc((tt))]]ccoossccttnnss((tt))ssininctct
P(0) p0 (x)
抽样 判决器
输出
Pe
定时 脉冲
p(x) P(1) p1(x)
Pe
1 2
erfc
r r1 1 er
2 r
r
a2
2
2 n
利用利用上一章最佳接收误码率的一般公式，令ρ=−1，得
2PSK信号最佳接收的误码率：
1 Pe 2 erfc
Eb n0
,
其中,Eb E0 E1
si2
(t
)dt,
i=0
or
1,
为比特能量，
n0为信道白噪声单边功率谱
南京邮电大学 通信与信息学院
查误差函数表，可得 r 2.75, r 7.56
由
r
Si
/
2 n
，可得接收机输入端所需的信号功率为
Si
7.56
2 n
7.56 4104
3.02 103W
南京邮电大学 通信与信息学院
课件制作：朱 14彤
谢谢！
南京邮电大学 通信与信息学院
课件制作：朱 彤
Si
8.52
2 n
8.52 4104
3.4 103W
南京邮电大学 通信与信息学院
13
课件制作：朱 彤
（2）对于相干检测-码反变换的2DPSK系统，
Pe' 2Pe erfc( r ) 1 erf ( r )
2ASK抗噪声性能分析

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。

24-2 2ASK包络检波系统的抗噪声性能

24-2 2ASK包络检波系统的抗噪声性能

Pe =
9 系统的平均误码率为 9当 r → ∞ 时
Pe =
¾ 比较：在相同的信噪比条件下，相干解调法的抗噪声性能
1 −r4 e 2
⎛ r ⎞ 1 −r4 1 ⎟ erfc⎜ ⎜ 4 ⎟+ 2e 4 ⎠ ⎝
优于包络检波法，但在大信噪比时，两者性能相差不大；包 络检波法不需要相干载波，因而设备比较简单；包络检波法 存在门限效应，相干解调法无门限效应
12
6
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
2ASK包络检波系统的抗噪声性能
【例】 设有一2ASK信号传输系统，其码元速率为RB = 4.8 × 106 波特，发“1”和发“0”的概率相等，接收端分别采用相干解调法 和包络检波法解调。已知接收端输入信号的幅度a = 1 mV，信道 中加性高斯白噪声的单边功率谱密度n0 = 2 ×10-15 W/Hz。试求 (1) 相干解调法解调时系统的误码率； (2) 包络检波法解调时系统的误码率。 【解】 ① 2ASK信号所需的传输带宽数值上近似为码元速率 的两倍，所以接收端带通滤波器带宽为
y'
∞
⎛ aV ⎞ − (V 2 + a 2 ) / 2 σ 2 V n I0 ⎜ dV 2 ⎟e ⎜ σ2 ⎟ y' σ n ⎝ n ⎠
∞ β
¾ Marcum Q函数的定义
Q ( α , β ) = ∫ tI 0 (α t )e − ( t
2
+α2 )/ 2
dt
6
3
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
= P (1) 1 − Q ( 2r , y0 ) + P (0)e − y0 / 2