正交幅度调制
正交幅度调制(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度(π/2)的正弦波,因此被称作正交载波。这种调制方式因此而得名。
同其它调制方式类似,QAM通过载波某些参数的变化传输信息。在QAM中,数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。
模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。由此,模拟信号频率调制和数字信号FSK也可以被认为是QAM的特例,因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM,虽然模拟信号QAM也有很多应用,例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。
弥助的画 类似于其他数字调制方式,QAM发射信号集可以用星座图方便地表示。星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。设正交幅度调制的发射信号集大小为N,称之为N-QAM。星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置,当然也有其他的配置方式。
数字通信中数据常采用二进制表示,这种情况下星座点的个数一般是2的幂。常见的QAM形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。星座点数越多,每个符号能传输的信息量就越大。但是,如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点,会使星座点之间的距离变小,进而导致误码率上升。因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。
当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时,一般采用QAM的调制方式。因为QAM的星座点比PSK的星座点更分散,星座点之间的距离因之更大,所以能提供更好的传输性能。但是QAM星座点的幅度不是完全相同的,所以它的解调器需要能同时正确检测相位和幅度,不像PSK解调只需要检测相位,这增加了QAM解调器的复杂性。
数字通信中经常用错误率(包括误符号率和误比特率)与信噪比的关系衡量调制和解调方式的性能。下面给出一些概念的记法,以得到AWGN信道下错误率的表达式:
一枕槐安 M = 星座点的个数
Eb = 平均比特能量
Es = 平均符号能量 =
N0 = 噪声功率谱密度
Pb = 误比特率
Pbc = 每个正交载波上的误比特率
Ps = 误符号率
Psc = 每个正交载波上的误符号率
矩形QAM(Rectangular QAM)的星座图呈矩形网格配置。因为矩形QAM信号之间的最小距离并不是相同能量下最大的,因此它的误码率性能没有达到最优。不过,考虑到矩形QAM等效于两个正交载波上的脉冲幅度调制(PAM)的叠加,因此矩形QAM的调制解调比较简单。而后面介绍的非矩形QAM虽然能达到略好一些的误码率性能,但是付出的代价是困难得多的调制和解调。
最早的矩形QAM一般是16-QAM。其原因是很容易就看得出来2-QAM和4-QAM实际上是二进制相移键控(BPSK)和正交相移键控(QPSK),而8-QAM则有将单数位的位分到两个载波上的问题,8-PSK要容易得多,因此8-QAM很少被使用。
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数字载波调制
学习目标:
1 .掌握数字调制的概念和目的,数字信号调制的调的基本原理和一般方法;
2 .理解二进制数字调制信号的时域表示和频谱特性;注意与模拟线性调制系统的比较;
3 .掌握2ASK ;2FSK ,2PSK,2PPSK的调制的调原理,理解其时域和频域特性,并了解其抗噪声性能。
4 .理解二进制数字调制信号采用相干解调和非相干解调的原理及特点。
5 .了解2AS K;2FSK,2PSK和2PPSK系统性能比较.
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知识点 (1) 数字调幅、调频、调相——二元与多元系统信号分析; (2) 传输信道的利用——正交复用、带宽、频带利用率; (3) 解调方式——相干与非相干; (4) 各种系统噪声性能分析。 知识点层次 (1) 以二元调制系统为基础,掌握数字调制解调模型及信号特征;理解噪声性能分析方法。掌握基于信噪比的误比特率公式与比较分析;汉堡英语单词 (2) 掌握以QPSK、QAM、MSK为重点的基本原理与技术特征,并熟悉有关重要参量与技术措施;掌握各种传输方式误码率表示式; (3) 通过大体了解改进型调制技术特点,了解现代调制技术思路; 本章涉及的系统最佳化设计思想 信号设计——基于已调波信号间正交的概念; 传输技术——基于正交载波复用与多元调制技术; 蜂胶的功效与作用 接收技术——基于相干接收与最佳接收的原理及发展。 历史名人 |
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