浅析数字信号的载波调制

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1、浅析数字信号的载波调制

2、第1内容加载中...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，而加拿大的卫星是采用正交调幅。PSK只利用了载波的相位，它所有的星座点只能分布在半径相同的圆周上。当星座点较多时，星座点之间的最小距离就会很密，非常容易受到噪声干扰的影响。调制技术的可靠性可由相邻星座点之间的最小距离来衡量，最小距离越大，抵抗噪声等干扰的能力越强，当然前提是信号的平均功率相同。当噪声等干扰的幅度小于最小距离的1/2时，解调器不会错判，即不会发生传输误

3、码；当噪声等干扰的幅度大于最小距离的1/2时，将发生传输误码。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，也即需要更高的频带利用率时，就要采用QAM调制了。在PSK中I信号和Q信号互相不独立，为了得到恒定的包络信号，它们的数值是受到限制的，这是PSK信号的基本特性。如果去掉这一限制，就得到正交幅度调制QAM。作为一个特例，当每个正交信号只有两个数值时，QAM与4-PSK完全相同。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。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

4、位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下，QAM星座图中可以容纳更多的星座点，即可实现更高的频带利用率，目前QAM星座点最高已可达256QAM。我们以16QAM为例来说明QAM的特性。如果让ai，bi本身取不同的值，所作的处理就是正交振幅调制(QMA：QuadratureAmplitudeModulation)，图6是16QAM和32QAM的星座图。星座图里的样点数目，例如16，确定QAM的类型。16个样点表示这是16-QAM信号。星座图里每个样点表示一种状态。16-QAM有16态，每4位规定16态中的1态。16QAM中规定了16种载波幅度和相位的组合。

5、16-QAM的每个符号或周期传送4位比特。解调器根据星座图及接收到的载波信号的幅度和相位来判断发送端发送的信息比特。QAM也是二维调制技术，在实现时也采用正交调幅的方式，某星座点在I坐标上的投影去调制同相载波的幅度，在Q坐标上的投影去调制正交载波的幅度，然后将两个调幅信号相加就是所需的调相信号。由图6可见，在同相轴和正交轴上的幅度电平不再是2个而是4个(16QAM)和6个(32QAM)，所能传输的数码率也将是原来的4倍到5倍(不考虑滚降因子)。图7是64QAM的星座图，64QAM和256QAM用于下行数字电信号的传送。64QAM的频带利用率可达5bit／Hz

6、。但是我们并不能无限制地通过增加电平级数来增加传输数码率。因为随着电平数的增加，电平间的间隔减小，噪声容限减小，同样噪声条件下误码增加。在时间轴上也会如此，各相位间隔减小，码间干扰增加，抖动和定时问题都会使接收效果变差。16-QAM要保持和QPSK同样的平均发射功率，星座图的点必须更密集。随着星座图中点间距的缩小，误码概率会上升，QAM虽可传送更多的信息，频带利用率高，但是QAM会受到载波幅度失真的影响，其可靠性不如PSK。16-QAM要获得和QPSK同样的纠错码性能，则需要更高的S/N比。不论采用哪一种方法都意味着你必须用数据率来换取误码率。（3）ASK幅

7、移键控(Amplitudeshiftkeying)2ASK信号在实际中虽然很少使用，但是它是研究数字调制的基础，了解2ASK就比较容易理解FSK,PSK的原理及性能。幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号"1时，传输载波；当调制的数字信号为"0"时，不传输载波。典型波形如图8所示幅移键控的调制器可以用一个相乘器来实现，如图9所示。对于

8、通断键控信号来说，相乘器则可以用一个开关电路来代替，调制信号为"1"时开关电路导通，为"0"时开关电路切断。二进制振幅键控信号由于一个信号状态始终为零，故又常称为通断键控信号（OOK信号）。（4）M-FSK频移键控（FrequencyShiftKeying）频移就是把振幅、相位作为常量，而把频率作为变量，通过频率的变化来实现信号的识别。在FSK中传送的信号只有0和1两个，而在M-FSK中则通过M个频率代表M个符号，即在数字通信系统中，定性而论，传输效率越高，传输可靠性越差；效率越低，可靠性越高，即提高有效性与提高可靠性是一对矛盾，实际通信系统设计的任务就是在

9、这两者之间作综合考虑。例如在卫星通信中，由于信号衰减