通信原理复习（五）——基本的数字调制系统

多进制是提高效率最有效的手段，但质量变差。

模拟调制中，AM的效率最高，FM和PM质量最好。
数字调制中，FSK一般效率最低，PSK与ASK效率相同，但PSK质量最好。
占用的带宽：MSK＜ASK=2PSK=2DPSK=2fc=2RB＜2FSK

二进制基带数字信号：

振幅键控ASK——线性调制

频移键控FSK——非线性调制

相移键控PSK——非线性调制

二进制振幅键控2ASK（也称通断键控OOK）：

1⃣️产生方法：相乘电路（基带信号可为非矩形脉冲，但必须有直流分量）、开关电路（必须为矩形脉冲）。

2⃣️解调方法：包络检波法（全波整流）和相干解调法（乘相干载波）。

3⃣️带宽B=2fc，2ASK信号的功率谱密度中包含连续谱和离散谱两部分。

4⃣️误码率：

相干解调法：Pe=1/2erfc（根号r/2），r为信噪比，r=S/N=S/（Bn0）

包络检波法：Pe=1/2e^（-r/4）

二进制频移键控2FSK：

1⃣️产生方法：调频法（相位连续）、开关法（相位不连续）。

2⃣️解调方法：相干解调法（两路信号比大小）、非相干解调法，如包络检波法、过零点检测法（两路信号比大小）。

3⃣️带宽B=｜f1-f0｜+2fc，2FSK信号功率谱密度包含连续谱和离散谱两部分。

f0与f1距离近，相干解调适用。

f0与f1距离远，双峰完全分离时，非相干解调适用。

非相干解调的最小频率间隔1/T（码元宽度）。

相干解调的最小频率间隔1/2T。

4⃣️误码率：

相干解调法：Pe=1/2erfc（根号（r/2））

包络检波法：Pe=1/2e^（-r/2）

二进制相移键控2PSK/BPSK：

1⃣️产生方法：相乘法、选择法。

2⃣️解调方法：相干解调

难点：1、难于确定本地载波的相位；2、波形长时间为连续正弦波时接收端无法辨认码元的起止时刻。

3⃣️带宽B=2fc，没有离散谱部分，很难恢复载波。

2PSK可看作抑制载波的双边带ASK信号。

2PSK+载波=2ASK

4⃣️误码率：判决门限为0电平。

Pe=1/2erfc（根号r）

在相位能够准确恢复的前提下，误码率2PSK＜2FSK＜2ASK

二进制差分相移键控2DPSK：

1⃣️产生方法：利用相邻码元载波相位的相对值表示基带信号的“0”和“1”

绝对码、相对码。

2⃣️解调方法：直接比较相邻码元的相位，即相位比较法（一般使用这种方法），和极性比较法（相干解调）。

3⃣️带宽B=2fc，没有离散谱部分。

4⃣️误码率：

极性比较法：Pe=erfc（根号r）（逆码变换器的误码率看作很小）

相位比较法：Pe=1/2e^（-r）

二进制数字键控传输系统性能比较：

对于数字传输系统而言，最重要的性能指标就是误码率以及频带利用率。

ASK信号在衰落信道中性能最差，FSK坚韧性最好。

FSK信号占用频带最宽。

误码率比较：2PSK＜2DPSK＜2FSK＜2ASK

带宽比较：2PSK=2DPSK=2ASK＜2FSK

在通信中提高效率最有效的手段就是多进制，但质量降低了。

在M进制中，由于每个码元包含的比特数k和进制数M有关，故在研究不同M值下的误码率时，适合用rb为单位来比较。

rb=Eb/n0=r/k——每比特的能量和噪声单边功率谱密度之比。

多进制振幅键控MASK：

带款B MASK=B 2ASK=2fc——传输效率成倍的提高

缺点：由于是用信号振幅传递信息的，受信道衰落的影响较大，故在长距离传输中应用较少。

随M ，MASK的误码率

****：

要求每个载频之间的距离足够大，使不同频率的码元频谱能够用滤波器分离开。

MFSK效率提高的效果不好，不可能成倍的增加。

带宽B MFSK=｜fM-F1｜+2fc，因此B MFSK＞B 2FSK

随M ，可以得到任意小的误码率。

多进制相移键控MPSK：

MPSK信号码元可以看作两个MASK信号码元之和。

带宽B MPSK=B MASK=2fc

4PSK=QPSK，产生方法：相乘法、选择法；解调方法：相干解调。

随M ，MPSK的误码率 。

4DPSK=QDPSK，产生方法；串并变换后面加码变换，其余与QPSK相同；解调方法：极性比较法（比QPSK多一步逆码变换）和相位比较法（延迟、相乘）。

随M ，MDPSK的误码率 。

振幅/相位联合键控APK（QAM）：

克服多进制随M增大，噪声容限逐渐减小，误码率难以保证的缺点。

4PSK=4QAM

MQAM称星座调制。

16QAM，产生方法：正交调幅法（两路独立的4ASK信号叠加），复合相移法（两路独立的QPSK信号叠加）。

16QAM两点间距离（代表噪声容限的大小）大于16PSK，，因此误码率16QAM＜16PSK。

同理，误码率 MQAM＜ MPSK。

最后

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