新型数字带通调制技术

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1、第8章新型数字带通调制技术8.1正交振幅调制(QAM)8.2最小移频键控(MSK)返回主目录通信原理8.1正交振幅调制(QAM)主要内容◆其它数字调制简介◆MQAM调制原理◆MQAM解调原理◆MQAM抗噪声性能一、其它数字调制简介数字调制的三种基本方式：数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制，这三种数字调制方式是数字调制的基础。三种基本数字调制方式都存在不足之处，如频谱利用率低、抗多径衰落能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等。为了改善这些不足，近几十年来人们不断地提出一些新的数字调制解调技术，以适应各种通信系统的要求。其主要研究内容

2、围绕着减小信号带宽以提高频谱利用率；提高功率利用率以增强抗干扰性能；适应各种随参信道以增强抗多径衰落能力等。例如，在恒参信道中，正交振幅调制（QAM）和正交频分复用（OFDM）方式具有高的频谱利用率，因此，正交振幅调制在卫星通信和有线电视网络高速数据传输等领域得到了广泛应用。而正交频分复用在非对称数字环路ADSL和高清晰度电视HDTV的地面广播系统等得到了成功应用。高斯最小移频键控（GMSK）和π/4DQPSK具有较强的抗多径衰落性能，带外功率辐射小等特点，因而在移动通信领域得到了应用。GMSK用于泛欧数字蜂窝移动通信系统（GSM），π

3、/4DQPSK用于北美和日本的数字蜂窝移动通信系统。二、MQAM调制(振幅相位联合键控——APK）原理在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两

4、个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种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。1.正交振幅调制信号的一般表示式式中，An是基带信号幅度，g(t-nTs)是宽度为Ts的单个基带信号波形。式(8.1-1)还可以变换为正交表示形式:(8.1-1)正交振幅调制信号的一般表示式为sMQAM(t)=令Xn=AncosφnYn=Ansinφn则式(6.5-2)变为QAM中的振幅Xn和Yn可以表示为Xn=cnAYn=dnA(8.1-2)(8.1-3)(8.1-4)式中，A是固定振幅，cn、dn由输入数据确定

5、。cn、dn决定了已调QAM信号在信号空间中的坐标点。2.QAM信号调制原理图QAM信号调制原理图如图8.1-1所示。图8.1-1QAM信号调制原理图图中，输入的二进制序列经过串/并变换器输出速率减半的两路并行序列，再分别经过2电平到L电平的变换，形成L电平的基带信号。为了抑制已调信号的带外辐射，该L电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，形成X(t)和Y(t)，再分别对同相载波和正交载波相乘。最后将两路信号相加即可得到QAM信号。3.星座图信号矢量端点的分布图称为星座图。通常，可以用星座图来描述QAM信号的信号空间分布状态。对于M

6、=16的16QAM来说，有多种分布形式的信号星座图。两种具有代表意义的信号星座图如图8.1-2所示。在图8.1-2(a)中，信号点的分布成方型，故称为方型16QAM星座，也称为标准型16QAM。在图8.1-2(b)中，信号点的分布成星型，故称为星型16QAM星座。若信号点之间的最小距离为2A，且所有信号点等概率出现，则平均发射信号功率为(8.1-5)图8.1-216QAM的星座图(a)方型16QAM星座；(b)星型16QAM星座对于方型16QAM，信号平均功率为对于星型16QAM，信号平均功率为两者功率相差1.4dB。另外，两者

7、的星座结构也有重要的差别。一是星型16QAM只有两个振幅值，而方型16QAM有三种振幅值；二是星型16QAM只有8种相位值，而方型16QAM有12种相位值。这两点使得在衰落信道中，星型16QAM比方型16QAM更具有吸引力。M=4,16,32,…,256时MQAM信号的星座图如图8.1-3所示。其中，M=4,16,64,256时星座图为矩形，而M=32,128时星座图为十字形。前者M为2的偶次方，即每个符号携带偶数个比特信息；后者M为2的奇次方，即每个符号携带奇数个比特信息。4.星点间距若已调信号的最大幅度为1，则MPSK信号星座

8、图上信号点间的最小距离为(8.1-6)图8.1-3MQAM信号的星座图式中，L为星座图上信号点在水平轴和垂直轴上投影的电平数，M=L2。由式(8.1-6)和(8.1-7)可以看出，当M=4时，d4PSK=