不同調(diào)制模式下的誤碼率與信噪比關系

1、不同調(diào)制模式下的誤碼率與信噪比的關系原理概述調(diào)制（modulation）就是對信號源的信息進行處理加到載波上，使其變?yōu)檫m合 于信道傳輸?shù)男问降倪^程，就是使載波隨信號而改變的技術。一般來說，信號源的 信息（也稱為信源）含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基 帶信號?；鶐?號往往不能作為傳輸信號，因此必須把基帶信號轉變?yōu)橐粋€相對基帶頻率而言頻率 非常高的信號以適合于信道傳輸。這個信號叫做已調(diào) 信號，而基帶信號叫做調(diào)制信 號。調(diào)制是通過改變高頻載波即消息的載體信號的幅度、相位或者頻率，使其隨著 基帶信號幅度的變化而變化來實現(xiàn)的。而解調(diào)則是將基帶信號從載波中提取出來以 便預定的接收者（也稱為信宿）

2、處理和理解的過程。調(diào)制的種類很多，分類方法也不一致。按調(diào)制信號的形式可分為模擬調(diào) 制和數(shù) 字調(diào)制。用模擬信號調(diào)制稱為模擬調(diào)制；用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。按 被調(diào)信號的種類可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強度調(diào)制（如對非相干）等。調(diào)制 的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和三種基 本方式，后兩者合稱為。此外還有一些變異的調(diào) 制，如單邊帶調(diào)幅、殘留邊帶調(diào)幅 等。脈沖調(diào)制也可以按類似的方法分類。此外還有復合調(diào)制和多重調(diào)制等。不同的 調(diào)制方式有不同的特點和性能。本文簡單介紹了數(shù)字正弦波調(diào)制的誤碼率與信噪比的關系。數(shù)字調(diào)制即基于調(diào)制器輸入信息比特，從一組可能的信號波形（或

3、符號）組成的有限集中選取特定的信號波形1o如果共有M種可能的信號，則調(diào)制信號集S可表示為對于二進制調(diào)制方案，一個二進制信息比特之間映射到信號，S就只包含兩種信號。對于更多進制的調(diào)制方案（多進制鍵控），信號集包含兩種以上的信 號，每種信號（或符號）代表一個比特以上的信息。對于一個大小為M的信號集，最多可在每個符號內(nèi)傳輸 log2M個比特信息。1 .二進制相移鍵控（BPSK在二進制相移鍵控中，幅度恒定的載波信號隨著兩個代表二進制數(shù)據(jù)1和。的信號葉和叫的改變而在兩個不同的相位間跳變，通常這兩1個相位差為180。，如果正弦載波的幅度為Ac,每比特能量日二-A； Tb,則傳輸?shù)腂PSK信號為：Sbpsk

4、 二 cos（2 fct+ c） 0 t F （二進制的 1）或者我們將m和rw一般化為二進制數(shù)據(jù)信號m （t）,這樣傳輸信號可表示為:SBPSK。cos(2對于AWGN （加性高斯白噪聲）信道，許多調(diào)制方案的比特差錯率用信 號點之間的距離（星座圖中相鄰點的歐幾里得距離）的Q函數(shù)得到。對于BPSK距離為2jEb,比特差錯概率為：1其中Q函數(shù)與互補誤差函數(shù)erfc的關系為：Q（）=erfc（明其中erfc （ ） =1-erf （）,而誤差函數(shù)erf的表達式為：2 .差分相移鍵控（DPSK差分PSK是相移鍵控的非相干形式，它不需要再接收機端有相干參 考信號。在DPSK系統(tǒng)中，輸入的二進制序列先進

5、行差分編碼，然后再用 BPSK調(diào)制器調(diào)制。雖然DPSK信號有降低接收機復雜度的優(yōu)點，但是它 的效能比相干PSK低。當有AWGN時，平均差錯概率為：3 .多相相移鍵控（MPSK在多進制相移鍵控中，載波相位取M個可能值中的一個，即i=2 （i-1） /M,其中i=1,2L,M,調(diào)制后的波形表達式如下：其中 Es= （logzM） Eb, Ts= （log 2M） Tb。則MPSK的符號差錯概率大約為：4 .頻移鍵控（FSK這里我們重點介紹二進制頻移鍵控（BPSKo在二進制頻移鍵控 中，幅度恒定不變的載波信號的頻率隨著兩個可能的信息狀態(tài)（成為高音和低音，分別代表二進制 1和0）而切換。而根據(jù)頻率變化

6、影響 發(fā)射波形的方式，F(xiàn)SK信號在相鄰的比特之間或者呈現(xiàn)連續(xù)的相位，或者 不連續(xù)。FSK信號表達式為在正常的載波頻率中，2 f是恒定的偏移量。FSK相干檢測接收機的差錯率為：使用非相干檢測時FSK系統(tǒng)的平均差錯率為：而對于最小頻移鍵控（MSK）實質(zhì)就是調(diào)制系數(shù)為0.5的連續(xù)相位的FSK 它有恒包絡、頻譜利用率高、BER低和自動同步等優(yōu)點。對于高斯頻移鍵控（GFSK,是把輸入數(shù)據(jù)經(jīng)高斯低通濾波器預調(diào)制濾波后，再進 行FSK調(diào)制的數(shù)字。它在保持恒定幅度的同時，能夠通過改變高斯低通濾波器的3dB帶寬對已調(diào)信號的頻譜進行控制，具有恒幅包絡、功率 譜集中、頻譜較窄等系統(tǒng)所希望的特性。5 .多進制正交幅度

7、調(diào)制（QAM在MPSK調(diào)制中，傳輸信號的幅度保持在一恒定值，因此星座圖的圓形 的。通過改變相位和幅度，我們獲得一種新的調(diào)制方法，稱為多進制正交調(diào) 制（QAM）,一般形式定義為：其中，Emm是幅度最小的信號的能量，a：和b是一對獨立的整數(shù)。第i個信號點的坐標是aJEJ和切其中（a： , bj是如下給出的L矩陣的元素：其中L=M。對于16-QAM信號的星座圖，其L矩陣為如果使用相干檢測，多進制QAM信號在AWGN信道中的平均差錯概率大 約是：使用平均信號能量Eav,上式表示為：實驗仿真與分析我們用matlab分別仿真了各種調(diào)制模式下的信噪比與誤碼率的關系，其中圖1 是無分集情況下的仿真結果圖，圖2是在發(fā)射接收端二分集的情況下的仿真結果 圖，圖3是4分集的情況下仿真結果圖。BER與SNR的關系BER與SNR的關圖1 .無分集情況下的各種調(diào)制方式的圖2.二分集情況下的各種調(diào)制方式的圖3.四分集情況下的各種調(diào)制方式的 由上述三圖我們可以看出，在不同的分集情況