知识点各种调制方式的主要性能比较

1、第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 第第5章章 数字调制传输数字调制传输 5.1 引言引言 5.2 幅度键控（幅度键控（ASK） 5.3 频移键控（频移键控（FSK） 5.4 二相调制键控二相调制键控 5.5 四相调制系统四相调制系统 5.6 其他调制方式其他调制方式 5.7 各种调制方式的信道频带利用率及误码性能比较各种调制方式的信道频带利用率及误码性能比较习题与思考题习题与思考题 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 5.6 其他调制方式其他调制方式 八相调制是有效地提高频谱利用率的一种方式。 它把02分成八种相位已调波, 相邻相位之差为2/8=/4。 二进制信码的3比特码组成一

2、个八进制码元（23=8）， 并与一个已调波的起始相位对应。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.25 正交法产生8PSK电路方框图 2 / 4电平变换C串 / 并变换器AC基带二进制数据(速率 fB)B倒相器2 / 4电平变换 / 2cosctsinct8PSK0.9240.38300.3830.9240.9240.38300.3830.924 八相绝对调制记为8PSK， 它有八种可能输出相位， 解调时要对八种不同的相位进行解码。 图5.25是正交法产生8PSK的方框图。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 表5.4 A、 B两路2/4电平变换及8PSK相位逻辑真值表第第5

3、5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.26 8PSK相位矢量及星座图 010011001000100101111110cosct sinctcosct0.3827cosct 0.9239sinct sinct0.9239cosct 0.3827sinct 0.3827cosct 0.9239sinct 0.9239cosct 0.3827sinct 0.9239cosct 0.3827sinct 0.3827cosct 0.9239sinctABC010ABC110ABC011ABC111ABC001ABC0000.9239cosct 0.3827sinctABC101ABC1000.382

4、7cosct 0.9239sinct第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 8PSK信号解调的方框图如图5.27所示。 解调过程正好是调制的反过程， 其原理不再赘述。图5.27 8PSK解调方框图A / D转 换AC相 乘 器移 相 / 2载 波提 取8PAK信 号A / D转 换B相 乘 器并 / 串ABCC第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 综上所述， 可以看出多相调制有如下特点： (1) 在码元速率相同时， 多相制的带宽与二相制带宽相同， 但多相制的信息速率是二相制的lbM倍， 因此多相制的频带利用率也是二相制的lbM倍。 (2) 多相制的误码率高于二相制， 并且随着M的增大而增

5、加。 (3) 多相制属恒包络调制， 发信机功率得到了充分利用。 (4) 多相调制与多电平调制相比， 带宽、 信息速率及频带利用率相同。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图 5.28 16PSK和16QAM方式的点群图第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.29 8QAM调制方框图 2 / 4电平变换1串 / 并变换ACBfB / 2fB / 22 / 4电平变换二进制数据(速率)fB / 4fB / 4移相 / 2cos2fctsin 2fct合成8QAM信号0 1. 8QAM 8QAM是M=8的多进制数字调制技术， 8QAM调制实现的 原理方框图如图5.29所示， 它与8P

6、SK实现的方框图5.25的惟一差别是C支路与B支路之间省略了反向器。 A、 B两支路的2/4电平变换器的真值表相同。 2/4电平变换的真值表及合成后信号的幅度、 相位真值表如表5.5所示。 8QAM的相位矢量及星座图如图5.30所示。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 表5.5 2/4电平变换及合成信号真值表 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.30 8QAM相位图、 星座图 (a) 相位图； (b) 星座图 010110000100111011001101(b)010110000100111011001101(a)cos2fctsin2 fct第第5 5章章 数字调制传输

7、数字调制传输 图 5.31 16QAM正交调制法方框图2 / 4电平变换1串 / 并变换ABfB / 2fB / 22 / 4电平变换二进制数据(速率)fB / 4移相器( / 2)cos2fctsin 2fct合成16QAM输出0预滤波fB / 4预滤波DSB-SCAMDSB-SCAM带通滤波 IF 放大 2. 16QAM 16QAM是M=16的系统， 其调制方框图如图5.31所示。 输入二进制数据经串/并变换和2/4变换后速率为fB/4。 2/4变换后的电平为1 V和3 V四种， 在每个支路中2/4电平变换电路相当于又一次串/并变换， 而每个支路具有四电平信号， 故码速又降低了一半。 第第

8、5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.32 16QAM相位图、 星座图(1 , 1)(1 , 1)(1 , 1)(1 , 3)(1 , 3)(3 , 1)(3 , 1)(3 , 3)(1 , 1)(1 , 3)(3 , 3)(1 , 3)(3 , 1)(3 , 3)(3 , 1)(3 , 3)BA第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.33 星型星座图 (1 , 0)(1 , 0)(0 , 3)(3 , 0)(0 , 1)(0 , 3)(3 , 0)(0 , 1)223,223223,223,223,22322322322,2222,2222,2222,22第第5 5章章 数字调

9、制传输数字调制传输 5.7 各种调制方式的信道频带利用率及各种调制方式的信道频带利用率及误码性能比较误码性能比较 1. 二进制调制方式 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 这个带宽就是载波两侧第一个零点之间的带宽，它集中了已调波的主要能量， 是对高频信道带宽的最低要求， 因没通过的已调波副瓣的能量很少， 可不予考虑（见图5.6）， 故2ASK方式的高频信道利用率为)/(212sHzbffBB2FSK方式的高频信道利用率为)/(212)(21sHzbffffBccB第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 2. 多相调制方式 图5.34示出了4PSK和2PSK的已调波功率谱。 因四相调制要

10、对基带码进行串/并变换，故码元速率fs是比特速率fB的一半， 所以四相调制已调波的双边功率谱第一个过零点间宽度为2fs=fB， 则四相调制信号的高频信道利用率为)/(12sHzbffffBBsB第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 同理， 可得八相调制方式的高频信道利用率为 )/(5 . 13/22sHzbffffBBsB以此类推， 16相调制方式， 因其码元速率fs=fB/4， 2fs=fB/2， 所以其高频信道利用率为 )/(22sHzbffsB第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.34 4PSK 与 2PSK的功率谱0fcfc fbfc fbf2fB0fcfc fsfc f

11、s2fS fBf(a)(b)4PSK2PSK第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 3. QAM调制方式 QAM已调波的频谱取决于两个正交通道上的基带信号频谱。 因为QAM方式两个正交通道上的基带信号与PSK方式的基带有相同的结构， 所以当已调波矢量点数相同时， QAM与PSK已调波有相同的功率谱。 也就是说， 16QAM与16PSK已调波的功率谱形状相同， 因此它们有相同的高频信道利用率。第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 经过推导可得出， 三种二进制调制方式同步解调（相干解调）时的误码率公式如下： 2121212121000NEerfcPNEerfcPNEerfcPePSKeFSK

12、eASK（5.22） （5.23） （5.24） 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.35 二进制几种调制方式的误码性能11011021031041051061071088 40481216误码率Pe10lg(E / N0) / dBASK同步解调PSK同步解调FSK同步解调PSK延迟解调 由公式及曲线均可看出，由公式及曲线均可看出， 为了满足同一个误码率指标，为了满足同一个误码率指标， 以以2PSK 为参考，为参考， 要求要求FSK 的信噪比应提高的信噪比应提高3dB， ASK 则应提高则应提高6 dB。 换句话说，换句话说，2 P S K 抗 干 扰 能 力 最 强 ，抗 干

13、扰 能 力 最 强 ， 2FSK次之，次之，2ASK最差。至最差。至于延迟解调，于延迟解调， 当要求误码率当要求误码率相同时，相同时， 要比同步解调增加要比同步解调增加一定数量的信噪比才行。一定数量的信噪比才行。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.36 比特率一定时多相调制的误码性能1021031041051061071086 8 10 1214 16 18 20 22 24 26 28 3010lg(E / N0) / dB误码率Pe4PSK8PSK2PSK16PSK32PSK 图图5.36是在基带传输的比特是在基带传输的比特速率一定时，速率一定时， 各种各种PSK系系统在接收端均采用相干解统在接收端均采用相干解调时的误码率与调时的误码率与10 lgE/N0的关系曲线。的关系曲线。 由曲线族可由曲线族可以看出，以看出， 当多相调制的相当多相调制的相位数增加时，位数增加时， 若要求相同若要求相同的误码率，的误码率， 必须增加信噪必须增加信噪比才行。比才行。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.37 十六进制不同调制方式的误码性能比较 10lg(E / N0) / dB误 码 率Pe10 310 410 510