不同调制模式下的误码率与信噪比关系

1、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. 而解调那么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

2、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根本方式,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

3、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,那么调制信号集S可表小为S =斗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10g2 M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的信号叫和m2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Ac,每比特能量Eb=1A2Tb,2那么传输的BPSKW号为：s

4、BPSK.尸J竿cos2 fct+ J 0 t五二进制的1或者我们将和m2一般化为二进制数据信号m,这样传输信号可表示为:SBPSK(t)=m(t)fct+ c) c c对于AWGN 加性高斯白噪声信道,许多调制方案的比特过失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2、,五,比特过失概率为:其中Q函数与互补误差函数erfc的关系为：Q=1erfc-,其中 22erfc =1-erf ,而误差函数erf的表达式为：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

5、,然 后再用BPSKH制器调制.虽然DPSKW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,平均过失概率为：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i=2i-1 /M ,其中i=1,2,L ,M ,调制后的波形表达式如下：其中 Es=log2MEb, Ts=log 2MTb0那么MPSK的符号过失概率大约为：4 .频移键控FSK这里我们重点介绍二进制频移键控BPSK o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

6、相邻的比特之间或者呈现连续的相位, 或者不连续.FSK信号表达式为在正常的载波频率中,2 f是恒定的偏移量.FSKf目干检测接收机的过失率为：使用非相干检测时FSKS统的平均过失率为：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它有包包络、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限制,具有包 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MP

7、SK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：其中,Em.是幅度最小的信号的能量,ai和b是一对独立的整数.第i个信号点的坐标是aJE；二和0西二,其中ai, bQ是如下给出的L矩阵的元素：其中L =阿.对于16-QAM信号的星座图,其L矩阵为如果使用相干检测,多进制QAM信号在AWGN信道中的平均过失概率大 约是：使用平均彳S号能量Eav,上式表示为：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