新型数字带通调制技术-通信原理.ppt

通信原理 通信原理 第8章 新型数字带通调制技术 第8章 新型数字带通调制技术 前面我们讨论了数字调制的三种基本方式：数字幅度调制、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。然而，这三种数字调制方式都存在某些不足，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，近几十年来人们陆续提出一些新的数字调制技术，以适应各种新的通信系统的要求。这些调制技术的研究，主要是围绕着寻找频带利用率高，同时抗干扰能力强的调制方式而展开的。本节介绍几种具有代表性的现代数字调制技术。 第8章 新型数字带通调制技术 在2ASK系统中，其频带利用率是1/2 b/s/Hz。若利用正交载波技术传输ASK信号，可使频带利用率提高一倍。如果再把多进制与正交载波技术结合起来，还可进一步提高频带利用率。能够完成这种任务的技术称为正交振幅调制QAM。 第8章 新型数字带通调制技术 QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、… ，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图。可以看出，电平数 m和信号状态M 之间的关系是M=m2 。 第8章 新型数字带通调制技术 8.1 正交振幅调制(QAM) 信号表示式： 这种信号的一个码元可以表示为 式中，k = 整数；Ak和?k分别可以取多个离散值。 上式可以展开为 令 Xk = Akcos?k Yk = -Aksin?k 则信号表示式变为 Xk和Yk也是可以取多个离散值的变量。从上式看出，sk(t)可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。 第8章 新型数字带通调制技术 矢量图 在信号表示式中，若?k值仅可以取?/4和-?/4，Ak值仅可以取+A和-A，则此QAM信号就成为QPSK信号，如下图所示： 所以，QPSK信号就是一种最简单的QAM信号。 第8章 新型数字带通调制技术 有代表性的QAM信号是16进制的，记为16QAM，它的矢量图示于下图中： 第8章 新型数字带通调制技术 类似地，有64QAM和256QAM等QAM信号，如下图所示： 它们总称为MQAM调制。由于从其矢量图看像是星座，故又称星座调制。 第8章 新型数字带通调制技术 正交调幅法 QAM信号的同相和正交分量可以独立地分别以ASK方式传输数字信号。如果两通道的基带信号分别为 x(t)和y(t) ，则QAM信号可表示为 第8章 新型数字带通调制技术 正交调幅法 通常，原始数字数据都是二进制的。为了得到多进制的QAM信号，首先应将二进制信号转换成 进制信号，然后进行正交调制，最后再相加。下图示出了产生多进制QAM信号的数学模型。 第8章 新型数字带通调制技术 相干解调 解调器首先对收到的QAM信号进行正交相干解调。低通滤波器LPF滤除乘法器产生的高频分量。LPF输出经抽样判决可恢复出 电平信号x(t) 和y(t)。 因为xk和yk取值一般为±1，±3，…，±（m -l），所以判决电平应设在信号电平间隔的中点，即 ＝0，±2，±4，…，±（m-2）。根据多进制码元与二进制码元之间的关系，经m /2转换，可将m 电平信号转换为二进制基带信号 。 由于QAM信号采用正交相干解调，所以它的噪声性能分析与ASK系统相干解调分析类似。 第8章 新型数字带通调制技术 16QAM信号 正交调幅法：用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号，如下图所示。 第8章 新型数字带通调制技术 复合相移法：它用两路独立的QPSK信号叠加，形成16QAM信号，如下图所示。 图中虚线大圆上的4个大黑点表示第一个QPSK信号矢量的位置。在这4个位置上可以叠加上第二个QPSK矢量，后者的位置用虚线小圆上的4个小黑点表示。 第8章 新型数字带通调制技术 16QAM信号和16PSK信号的性能比较： 在下图中，按最大振幅相等，画出这两种信号的星座图。 设其最大振幅为AM，则16PSK信号的相邻矢量端点的欧氏距离等于 而16QAM信号的相邻点欧氏距离等于 d2和d1的比值就 代表这两种体制 的噪声容限之比。 第8章 新型数字带通调制技术 按上两式计算，d2超过d1约1.57 dB。但是，这时是在最大功率（振幅）相等的条件下比较的，没有考虑