1、2ASK、2FSK與2PSK性能比較 通信理論與系統(tǒng)學(xué)生姓名： 石 安 偉 學(xué)生學(xué)號： 2 學(xué)生班級： 研 132 班 任課教師： 毛 雪 松 2ASK、2FSK與2PSK性能比較通信的目的是遠(yuǎn)距離傳遞信息，雖然基帶數(shù)字信號可以再傳輸距離不遠(yuǎn)的情況下直接傳送，但如果要遠(yuǎn)距離傳輸時，特別是在無線或光纖信道上傳輸時，則必須經(jīng)過調(diào)制將信號頻譜搬移到高頻處 才能在信道中傳輸。實際上,是把數(shù)字基帶信號的功率譜搬移到載頻附近,形成數(shù)字頻帶調(diào)制信號。數(shù)字信號的傳輸如同模擬信號的傳輸一樣,也有三種基本的調(diào)制方式:幅度鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK)。幅度鍵控(ASK)是用數(shù)字基帶信號單獨

2、控制載波的幅度,從而產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號;移頻鍵控(FSK)是用數(shù)字基帶信號單獨控制載波的頻率,從而產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號;移相鍵控(PSK)是用數(shù)字基帶信號單獨控制載波的相位,從而產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號。調(diào)制信號為二進(jìn)制序列時的數(shù)字頻帶調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)值調(diào)制。由于被調(diào)載波有幅度、頻率、相位三個獨立的可控參量，當(dāng)用二進(jìn)制信號分別調(diào)制這三種參量時，就形成了二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)、二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）、二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)三種最基本的數(shù)字頻帶調(diào)制信號，而每種調(diào)制信號的受控參量只有兩種離散變換狀態(tài)。1、振幅鍵控2ASK二進(jìn)制ASK信號是利用載波幅度的變化表征被傳輸信息狀態(tài)的,被調(diào)載波的幅度隨二進(jìn)制信

3、號序列的1,0狀態(tài)變化,即用載波幅度的有無來代表傳1或0。通常又稱其為通斷鍵控(00K)信號。二進(jìn)制幅度調(diào)制信號的產(chǎn)生如圖3-1所示，a表示模擬法，b表示鍵控法。二進(jìn)制ASK信號可用下式描述:式中,對于單極性基帶信號取值為1或者0,對于雙極性基帶信號取為土 1。多進(jìn)制數(shù)字調(diào)幅(MASK)是二進(jìn)制2ASK的推廣,是用M進(jìn)制基帶信號去調(diào)制載波形成。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為-MASK信號有與2ASK信號完全相同的功率譜結(jié)構(gòu),其譜零點帶寬是M電平基帶信號的符號速率的2倍。2ASK系統(tǒng)的解調(diào)方法：相干解調(diào)（同頻同相相乘）BPF:保證信號順利通過，濾除帶外噪聲；LPF：平滑信號。非相干解調(diào)（包絡(luò)檢測）2ASK在MA

4、TLAB下的仿真如圖所示：2、移頻鍵控FSK移頻鍵控是用不同頻率的載波來傳遞數(shù)字信息的。二進(jìn)制移頻鍵控是用兩個不同頻率的載波來代表數(shù)字信號中的兩個電平,即傳“1”時,發(fā)送頻率為fl的余弦信號;表示空號“0”時,則發(fā)送頻率為f2的余弦信號,二進(jìn)制頻率調(diào)制信號的產(chǎn)生如圖3-1所示，a表示模擬法，b表示鍵控法。 2FSK可表示為：對于二進(jìn)制和多進(jìn)制的FSK信號可統(tǒng)一表示為：式中,M進(jìn)制對應(yīng)有M種頻率, 可能有M種不同相位,本文采用相同的相位值。2FSK的解調(diào)方式有：相干檢測法：一路2FSK視為兩路2ASK信號的合成。包絡(luò)檢波法：一路2FSK視為兩路2ASK信號的合成。鑒頻法：模擬法、FM解調(diào)。過零檢

5、測法：2FSK特有。單位時間內(nèi)信號經(jīng)過零點的次數(shù)多少，可以用來衡量頻率的高低。差分檢波法：差分相干的方法。但本地載波來自輸入信號本身的延遲。2FSK在MATLAB下的仿真如圖所示：3、移相鍵控PSK移相鍵控有兩種方式:一種是絕對移相鍵控,即PSK,它是利用載波的不同相位直接表示基帶信號的方式;另一種是相對移相鍵控,即DPSK,它是利用前后碼元載波的相位變化來表示數(shù)字信息,故又稱為差分移相。PSK信號一般表達(dá)式為：將上式展開后可得到因此，PSK信號等效于正交雙邊帶調(diào)制。2PSK只可相干解調(diào)，不可包檢。2PSK在MATLAB下的仿真如圖所示：4、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較1） 誤碼率&

6、#160;  在數(shù)字通信中，誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)最重要性能指標(biāo)之一。表列出了各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)誤碼率公式。名稱2PSK2FSK2SAK相干檢測相干檢測(r>>1)非相干檢測帶寬備注應(yīng)用這些公式時要注意的一般條件是：接收機(jī)輸入端出現(xiàn)的噪聲是均值為0的高斯白噪聲；未考慮碼間串?dāng)_的影響；采用瞬時抽樣判決；要注意的特殊條件已在表的備注中注明。表中所有計算誤碼率的公式都僅是的函數(shù)。式中，是解調(diào)器輸入端的信號噪聲功率比。對二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能做如下兩個方面的比較：（1）同一調(diào)制方式不同檢測方法的比較 對表做縱向比較，可以看出，對于同一調(diào)制方式不同檢測方法，

7、相干檢測的抗噪聲性能優(yōu)于非相干檢測。但是，隨著信噪比的增大，相干與非相干誤碼性能的相對差別越不明顯。另外，相干檢測系統(tǒng)的設(shè)備比非相干的要復(fù)雜。（2）同一檢測方法不同調(diào)制方式的比較 對表5-1做橫向比較，可以看出： 1）相干檢測時，在相同誤碼率條件下，對信噪比的要求是：2PSK比2FSK小3dB，2FSK比2ASK小3dB； 2）非相干檢測時，在相同誤碼率條件下，對信噪比的要求是：2DPSK比2FSK小3dB，2FSK比2ASK小3dB。  反過來，若信噪比一定，2PSK系統(tǒng)的誤碼率低于2FSK系統(tǒng)，2FSK系統(tǒng)的誤碼率低于2ASK系統(tǒng)。 因此，從抗加性白噪聲上講，相干2PS

8、K性能最好，2FSK次之，2ASK最差。2） 頻帶寬度     各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的頻帶寬度也示于表5-1中，其中為傳輸碼元的時間寬度。 從表可以看出，2ASK系統(tǒng)和2PSK（2DPSK）系統(tǒng)頻帶寬度相同，均為，是碼元傳輸速率的二倍；2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度近似為，大于2ASK系統(tǒng)和2PSK（2DPSK）系統(tǒng)的頻帶寬度。因此，從頻帶利用率上看，2FSK調(diào)制系統(tǒng)最差。3）對信道特性變化的敏感性信道特性變化的靈敏度對最佳判決門限有一定的影響。在2FSK系統(tǒng)中，是比較兩路解調(diào)輸出的大小來做出判決的，不需人為設(shè)置的判決門限。在2PSK系統(tǒng)中，判決器的

9、最佳判決門限為0，與接收機(jī)輸入信號的幅度無關(guān)。因此，判決門限不隨信道特性的變化而變化，接收機(jī)總能工作在最佳判決門限狀態(tài)。對于2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限為（當(dāng)時），它與接收機(jī)輸入信號的幅度有關(guān)。當(dāng)信道特性發(fā)生變化時，接收機(jī)輸入信號的幅度將隨之發(fā)生變化，從而導(dǎo)致最佳判決門限隨之而變。這時，接收機(jī)不容易保持在最佳判決門限狀態(tài)，誤碼率將會增大。因此，從對信道特性變化的敏感程度上看，2ASK調(diào)制系統(tǒng)最差。當(dāng)信道有嚴(yán)重衰落時，通常采用非相干解調(diào)或差分相干解調(diào)，因為這時在接收端不易得到相干解調(diào)所需的相干參考信號。當(dāng)發(fā)射機(jī)有嚴(yán)格的功率限制時，則可考慮采用相干解調(diào)，因為在給定的傳碼率及誤碼率情況下，相干解調(diào)所要求的信噪比比非相干解調(diào)小。4） 設(shè)備的復(fù)雜程度就設(shè)備的復(fù)雜度而言，2ASK、2PSK及2FSK發(fā)端設(shè)備的復(fù)雜度相差不多，而接收端的復(fù)雜程度則和所用的調(diào)制和解調(diào)方式有關(guān)。對于同一種調(diào)制方式，相干解調(diào)時的接收設(shè)備比非相干解調(diào)的接收設(shè)備復(fù)雜；同為非相干解調(diào)時，2DPSK的接收設(shè)備最復(fù)雜，2FSK次之，2ASK的設(shè)備最簡單。通過從以上幾個方面對各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行比較可以看出，在選擇調(diào)制和解調(diào)方式時，要考慮的因素是比較多的。只有對系統(tǒng)要求做全面的考慮，并且抓住其中最主要的因素才能做出比較正確的選擇。如果抗噪聲性能是主要的，則應(yīng)考慮相干2PSK和2DPSK，而