QAM调制解调-Read.docVIP

QAM调制与解调软硬件实现 刘军涛 西南科技大学信息工程学院 四川绵阳 621002 【】【】正交幅度调制QAM通信由于通信比电话需要更大的信道容量高效、可靠的数字传输系统对于数字通信系统的实现很重要，正交幅度调制QAM是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。正交幅度调制QAM是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。，每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。发送信号波形如图2.1.1所示 图2.1.1 M=16QAM信号星座图 式中{}和{}是电平集合，这些电平是通过将k比特序列映射为信号振幅而获得的。例如一个16位正交幅度调制信号的星座图如下图所示，该星座是通过用M＝4PAM信号对每个正交载波进行振 幅调制得到的。利用PAM分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座。 QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合。因此发送的QAM信号波形可表示为 如果那么QAM方法就可以达到以符号速率同时发送个二进制数据。图2.1.2给出了QAM调制器的框图。 图2.1.2 QAM调制器框图 2．2 QAM的解调和判决 假设在信号传输中存在载波相位偏移和加性高斯噪声。因此r(t)可以表示为 其中是载波相位偏移，且 将接收信号与下述两个相移函数进行相关 如图2.2.1所示，相关器的输出抽样后输入判决器。使用图2.2.1中所示的锁相环估算接收信号的载波相位偏移，相移和对该相位偏移进行补偿。 图2.2.1 QAM信号的解调和判决 假设图中所示的时钟与接收信号同步，以使相关器的输出在适当的时刻及时被抽样。在这些条件下两个相关器的输出分别为 其中 噪声分量是均值为0，方差为的互不相关的高斯随机变量。 最佳判决器计算距离量度 2．3 QAM的误码率性能 矩形QAM信号星座最突出的优点就是容易产生PAM信号可直接 加到两个正交载波相位上，此外它们还便于解调。 对于M＝下的矩形信号星座图（k为偶数），QAM信号星座图与正交载波上的两个PAM信号是等价的，这两个信号中的每一个上都有个信号点。因为相位正交分量上的信号能被相干判决极好的分离，所以易于通过PAM的误码率确定QAM的误码率。M进制QAM系统正确判决的概率是 式中是进制PAM系统的误码率，该PAM系统具有等价QAM系统的每一个正交信号中的一半平均功率。通过适当调整M进制PAM系统的误码率，可得 其中是每个符号的平均信噪比。因此M进制QAM的误码率为 ) 可以注意到，当k为偶数时，这个结果对M＝情形时精确的，而当k为奇数时，就找不到等价的进制PAM系统。如果使用最佳距离量度进行判决的最佳判决器，可以求出任意k1误码率的严格上限 其中是每比特的平均信噪比。  3 QAM调制解调的SystemView仿真 图3.1为QAM调制解调的SystemView仿真实验电路图。伪随机码伪随机码  图3.9为并串转换后Q路输入信号。 图3.9 Q路输入信号 图3.10为载波恢复后低通滤波后Q路信号。 图3.10 载波恢复后低通滤波后Q路信号 图3.11为载波恢复后低通滤波后I路信号 图3.11 载波恢复后低通滤波后I路信号  图3.12为抽样判决后I路信号。 图3.12 抽样判决后I路信号 图3.13为抽样判决后Q路信号。 图3.13 抽样判决后Q路信号 图3.15为QAM信号的功率谱图。 图3.15 QAM信号的功率谱  图3.14为仿真的M为4的QAM星座图。 图3.14 M＝4的QAM星座图 4 结论 由QAM调制解调原理以及在SystemView下的仿真，可以看到QAM信号具有很高的频带利用率在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种较好的选择。参 考 文 献[1] 曹志刚 钱亚生. 现代通信原理. 清华大学出版社. 1992年8月 [2] 王立宁 乐光新 詹菲2000年1月[3] M-QAM调制技术及其在移动通信中的应用. 移动通信杂志. 2001年第一期 2