25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系1第第66章调制和编码的权衡章调制和编码的权衡6.16.1通信系统设计的目标和受到的约通信系统设计的目标和受到的约束束6.1.16.1.1通信系统的设计目标通信系统的设计目标最大化传输比特速率R;最小化误比特率PB;最小化所需功率（最小化E0/N0）；最小化系统带宽W；最小的延迟和最好的抗干扰特性；极大可能地降低系统的复杂性、计算量和系统成本。25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系26.1.26.1.2系统设计的约束条件系统设计的约束条件奈奎斯特（Nyquist）最小带宽香农（Shanno-Hartley）容量理论管理规则（频段分配原则）技术限制（如器件当前的发展水平，具体技术的实现水平等）系统的其他需求（如移动通信、卫星通信系统）25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系31、奈奎斯特（Nyquist）最小带宽–ISI的产生；–造成的影响；–奈奎斯特（Nyquist）最小带宽：理论上无码间串扰（ISI）的基带系统，若每秒传输R个码元，需要的最小带宽（耐奎斯特带宽）为R/2Hz。–实际情况；–奈奎斯特最小带宽反映了系统无失真检测脉冲电平的能力。25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系4对于M进制调制，一个码元（包括k个比特）可以用M个电平之一表示，所以有–比特速率R–码元速率Rs–对于固定的码元速率，传输比特率R随k的增大而提高。Mk2logskRRMRkRRs2log25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系52、香农容限定理：频带利用率：频带利用率C/WC/W与与EEbb/N/N00的关系的关系C/W(b/s/Hz)Eb/N0(dB)6121824303626816实际系统1/21/4dBe6.12log渐近线-2-4Eb/N0存在一个极限值，使得对于任何比特速率，不能低于该值进行无差错传输。。25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系66.1.3主要数字调制类型第一类调制方式：正交调制，生成的信号是正交信号（如MFSK，不能用星座图表示）；第二类调制方式：非正交调制，生成的信号是非正交信号（如MPSK，能用星座图表示）。25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系76.26.2差错概率平面差错概率平面差错概率曲线（probabilityperformancecurve）：不同调制方式下，误比特率PB随Eb/N0的变化曲线。差错概率平面（errorprobabilityplane）：差错概率曲线所在的平面。25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系8对于正交信号MFSK25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系9对于多相信号MpSK25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系10对于正交调制（MFSK）–增大码元集（M或k）大小，可以改善PB或降低所需的Eb/N0，但是这些好处是以带宽为代价的换取的。对于非正交调制（MPSK）–增大码元集（M或k）大小，可以减小对带宽的需求，但这要以降低误比特率PE的性能或者增大所需的信噪比为代价。25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系111、正交调制（MFSK）分析2、非正交调制（MPSK）分析3、各项指标权衡的难易程度25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系12香农容限定理：带宽-效率平面（bandwidth-efficiencyplane）：将C换成R，R/W关于Eb/N0的关系平面。6.36.3带宽效率平面带宽效率平面)12(/0WCbCWNE25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系13带宽效率平面25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系1411、、MPSKMPSK、、MFSKMFSK调制的带调制的带宽效率宽效率22、带宽等效平面与差错概率平、带宽等效平面与差错概率平面的结合面的结合25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系1533、功率受限和带宽受限的系统、功率受限和带宽受限的系统通信系统的基本资源–信道带宽；–发射功率；在许多通信系统中，两个资源中可能有一个比另一个更昂贵，因此在系统设计中必须重点考虑。–功率受限系统：功率有限，更重要；通常是以牺牲带宽为代价；–带宽受限系统：带宽有限，更重要，因此通常使用高效率的调制方式，以牺牲功率为代价。25/2/9天津大学电子信息工程学院通信系16–带宽受限区域：»当Eb/N0增大到一定程度时，容量极限曲线逐渐趋于水平。即R/W随Eb/N0增加的速度减慢；–功率受限区域：»当Eb/N0减小到一定程度，容量极限曲线接近垂直；要使Eb/N0减小一点，就必须使R/W减小很多。»当Eb/N0小于-1.6dB时...
