§4-4 正交幅度调制技术QAM
正交振幅调制（QAM：Quadrature Amplitude Modulation）是一种幅度和相位联合键控（APK）的调制方式。它可以提高系统可靠性，且能获得较高的信息频带利用率，是目前应用较为广泛的一种数字调制方式。在NTSC制和案发PAL制中形成色度信号时，用正交调幅方式将两个色差信号调制到色度副载波上。QAM也可用于数字调制。数字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM等调制方式。其中，16QAM和32QAM广泛用于数字有线电视系统。
QAM调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。在美国，正交调幅通常用在地面微波链路，不用于国内卫星，欧洲的电缆数字电视采用QAM调制，而加拿大的卫星采用正交调幅。
一、 时域表示
正交振幅调制QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是用两路独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。其表达式为：
S（t）= （4－15）
式中，A是基带信号第n个码元的幅度，是第n个信号码元的初始相位，g（t）是幅度为1，宽度为T的单个矩形脉冲。
将式（4－15）展开得：
S（t）=[]cos-[]sin
令X＝，Y＝附近的人则有下式：
S（t）=[] cos-[] sin=m (t) cos-m (t) sin（4－16）
通常可用星座图来描述QAM信号的空间分布状态。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下，相同面积下，MQAM星座图较MPSK星座图可以容纳更多的星座点，即可实现更高的功率效率（频率利用率两者是一样的）。
目前QAM星座点最高已可达256QAM。有代表意义的星座图主要有两种：标准型星座图（矩形星座图）、星型星座图。
二、 方形和星形星座图的不同
伊岭岩如果QAM信号在信号空间的坐标点数为M，它的同相和正交之路都采用L进制信号，则有M＝L，如图4－16所示。
图4-16 QAM的星座图
可见：
（1）两者星座结构的差别：一是星型16QAM只有两个振幅值，而标准型（方形）16QAM有三种振幅值；二是星型16QAM只有8种相位值，而标准型16QAM有12种相位值。这两点使得在衰落信道中，星型16QAM比标准型16QAM更具有吸引力。实际上，标准QAM存在载波恢复和自动增益控制方面的问题，确实不适合瑞利衰落信道；星型QAM可以有效的叠加差分编码，性能优于标准QAM。
（2）平均功率的差别：若所有信号点等概率出现，则发射平均信号功率为，假设两种星座图的信号点之间的最小距离都为2，则
对于方形16QAM，信号平均功率为＝（4×2＋8×10＋4禁的词语×18）＝10
对于星形16QAM，信号平均功率为＝（8×2.61＋8×4.61）＝14.03
由此可见，方型和星型16QAM两者功率相差1.47dB=10log，即方形QAM信号所需的平均发送功率略微比星形的小。
（3）应用：星形QAM具有更明显的优势，因而在移动通信中得到广泛的应用；但标准型星座的MQAM信号的产生及解调比较容易实现，在实际通信中仍有较广泛的应用。当M=4, 16, 32, 64时MQAM信号的星座图如图4-18所示。
图4-18 MQAM信号的星座图
三、 调制解调原理
MQAM信号的调制原理如下图。输入的二进制序列经过串并变换输出速率减半的两路并行序列，在分别经过2电平到L电平的变换，形成L电平的基带信号m (t) 和m (t)，在分别与同相载波和正交载波相乘，最后将两路信号相加可得方形星座的MQAM信号。
图4-19 MQAM信号的调制原理图
MQAM信号可以采用正交相干解调方法，其解调器原理图4-20所示。多电平判决器对多电平基带信号进行判决和检测。
图4-20 MQAM相干解调原理图
在加性高斯白噪声信道中，采用相干检测，可得MQAM的平均误码率估计为：，若用平均信号电平E钗裙>足部保养表示，则
四、 MQAM调制系统性能
a) 频带利用率
MQAM信号是由同相和正交支路的L进制的ASK信号叠加而成，所以其功率谱是两支路信号功率谱的叠加。第一零点带宽B=2，频带利用率为===。QAM调制信号的功率谱和带宽效率与MPSK调制是相同的。
b) 噪声容限（与MPSK的对比）
当M>4时QAM的信号星座呈正方形分布，而不再像PSK那样沿着一个固定的圆周分布。在功率效率方面，QAM优于MPSK，可通过星座图进行分析。
调制技术的可靠性比较：当信号的平均功率相同，可由相邻星座点之间的最小距离来衡量，即相邻点的最小距离直接代表噪声容限的大小。最小距离越大，抵抗噪声等干扰的能力越强。随着进制数M的增加，在信号空间中各信号点间的最小距离减小，噪声容限随之减小，因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接收信号错误概率将随之增大。下面我们从这个角度出发，来比较一下相同进制数时PSK和QAM的抗噪性能。
假设已调信号的最大幅度为1，则MPSK信号星座图的信号点间的最小距离为d，而MQAM信号方型星座图上信号点间的最小距离为=（式中，L为星座图信号点在水平轴和垂直轴上投影的电平数，M＝L）。假设最大功率（最大振幅）相同（同为1），d＝0.47，而＝0.39，d比大约1.64dB=20lg。
而实际上，一般以平均功率相同的条件来比较各信号点的最短距离。可以证明，MQAM信号的最大功率与平均功率之比为：＝。这样，在平均功率相同条件下，d比大约4.19dB=20lg=1.64+10lg=1.64+2.55，这表明16QAM系统的抗干扰能力优于16PSK。
因此PSK一般只用在8PSK以下，常用的是BPSK和QPSK。当星座点进一步增加时，即需要更高的功率时，就要采用QAM调制。
五、 自适应QAM调制
误码率性能DBPSK﹥自驾游去哪里比较好DQPSK﹥QAM16﹥QAM64﹥QAM256；但是信息的传输速率：QAM256﹥QAM64﹥QAM16﹥DQPSK﹥DBPSK。
根据信道情况，自适应调整调制的电平数量。
为何要自适应调制？①无线多媒体的变数率传输特性；②信道传输能力的时变性；③无线移动互联网的引入。。。。
图4－22 自适应调制框图
调制方式的选择有时也和与基站距离的远近有关，一般距离基站附近的静止或者步行用户
可以使用高速调制方式如absurdityQAM256等。
图4－23 调制方式的选择
