无线信道中数字调制的性能..doc

无线信道中数字调制的性能 数字调制在AWGN信道和平衰落信道中的性能。衡量性能的指标主要有两个：一个是错误率（误码率或误比特率）；另一个是中断率（瞬时信噪比低于给定门限值的概率）。无线信道中的平衰落会大大增加平均误码率或中断率。无线信道中还存在频率选择性衰落和多普勒频移。频率选择性衰落会引起码间干扰（ISI)，多普勒频移则会引起临信道干扰。 1、AWGN信道 1.1信噪比、每比特能量及每符号能量 在AWGN信道中，接收信号，接收信号的功率与信号带宽内噪声功率的比值叫做接收信噪比。其中接收到的信号功率与发送功率、路径损耗、阴影衰落及多径衰落都有关系。的带宽是2B，则带宽内的噪声功率是，于是接收信噪比是 信噪比可以用比特能量或符号能量来表示 将称为符号信噪比，称为比特信噪比。我们更关注的是误比特率和比特信噪比的关系，在多进制调制中，误比特率不仅和误码率有关，还和比特到符号的映射有关。对于高信噪比的格雷码映射 ， 。 1.2 BPSK和QPSK的错误率 理想载波同步时相干解调的BPSK，假设发送0的信号为， 发1的信号为 ，A0。 误码率为 ， 从而 QPSK的I路和Q路都是BPSK调制，理想相干解调是互相正交的，误符号率为 将带入式可得最近邻近似为 1.3MPSK的误码率 在MPSK的星座图中， ，，,, 符号能量为，，每个星座点都有两个距离为，可得的最近邻近似为 1.4MPAM和MQAM的误码率 MPAM的星座点是，其中有个点有2个距离为2d的近邻，另外两个只有一个距离为2的的近邻，所以，其误码率为 每符号的平均能量为，将写成的形式 对于大小为的正方形星座的MQAM，这种调制可以看成I路和Q路都是星座点数是L的MPAM，每路的能力是MQAM的一半，可得I路或Q路上各自的误码率为 ，所以MQAM的误码率为 其最近邻近似按保守的4个近邻点来算， 衰落信道 在AWGN信道中，误码率的大小取决于接受信号的信噪比或者。在衰落信道中，阴影和多径衰落使接受信号的功率随空间和时间随机变化，使得是一个概率密度函数为，因次误码率也是随机的。在这种情况下，性能评价的指标取决于衰落信道变化的快慢，有三种： 1）中断率， 定义为低于某个定值的概率，次给定值对应于可容忍的最大误码率。 2）平均误码率，这是对随机变量取平均的结果。 3）中断率和平均误码率的结合，定义为一定时间或空间内的平均错误率。 当衰落的相干时间与码元间隔可比（）时，码元间隔内的衰落近似不变，这时常用平均误码率来衡量性能。少数的错误比特可以通过编码纠正，或者被丢弃或重传从而对端到端的性能无严重影响，因此平均错误率是这种情况修下衡量通信质量的一个合理标准。 当信道衰落很慢时（),深衰落将会影响到很多连续的符合，从而引起一般编码无力纠正的突发错误，会严重恶化端到端的性能。在这种情况下，可规定一定的中断率以允许少部分时间或地点内不能正常通信。 当信道是快慢结合时。可结合采用中断率和平均误码率。 当，时，性能与AWGN性能一样。 2.1中断率 设是达到一定性能所必须的最小信噪比，中断率定义为 瑞利衰落时中断率为 ， 由此可得到给定中断率所需的平均信噪比 2.2 平均误码率 ? 其中是AWGN信道中信噪比为时的误码率，若已知条件是衰落幅度r的分布，可用变量替换的方法求出： ，? 例如，瑞利衰落中接受信号的幅度r服从瑞利分布 信号功率服从均值为的指数分布。给定幅度r时的符号信噪比为 ，? 其中，，是同向和正交分量中噪声的方差 对?两边求导，可得 ，④ 联合??④得 而 所以 呈指数分布，对二元信号 根据?得，瑞利信道中BPSK的平均误码率为，2FSK中 2.3 中断率和平均误码率的结合 当慢衰落低于某个目标值时发生中断，非中断时的平