数字电视技术第5章.ppt

第5章 调 制 技 术;5.1 QAM ; 图5-1是MQAM正交振幅调制方框图。调制信号S由分裂器(串／并变换)分成I、Q两路信号， 再经2-m电平变换器从2电平信号变成m电平信号X(t)、Y(t), 用X(t)、Y(t)对正交的两个载波cosωct和sinωct进行调幅，再相加得到已调信号MQAM。 ;图5- 1 MQAM正交振幅调制方框图 ;表5-1 2- 4电平变换的关系 ; 2. QAM解调 正交幅移键控信号的解调采用正交相干解调器，如图5-2所示。MQAM信号经相干解调后，在输出端分别得到两个m电平信号X(t)和Y(t)，再对m电平信号进行判决，恢复二进制信号I、 Q，最后将I、Q信号合成为S(t)。  在DVB- C中采用QAM调制方式。 ;图5- 2 MQAM正交振幅解调方框图 ; 3. MQAM信号的带宽效率 理想的低通滤波情况下，MQAM信号的已调波带宽效率都是η＝lbM(bit／(s·Hz))。例如，16QAM的高频调制效率η＝4bit／(s·Hz)。实际基带低通滤波器的截??边沿是按照升余弦滚降特性下降的，滚降系数α为0～1(0为锐截止的理想低通特性)， 此时的高频调制效率应修正为η= lbM／（1+α）(bit／(s·Hz))。 ;5.2 QPSK ;图5- 3 QPSK的矢量图和星座图 (a) 矢量图； (b) 星座图; 图5-4是QPSK调制器的原理框图，码率为R的数字序列S(t)经分裂器分裂为码率为R／2的I、Q信号，再由I、Q信号生成幅度为-A～A的双极性不归零序列Re(t)、Im(t)，Re(t)和Im(t)分别对相互正交的两个载波cosωct和 进行ASK(幅度键控)调制，然后相加得到已调信号SQPSK(t)，即 ;图5- 4 QPSK调制器的原理框图 ;图5- 5 QPSK调制器波形图 ; 2. 两个QPSK信号组成16QAM信号 16QAM信号可以由两个幅度相差一倍的QPSK信号组合而成， 如图5- 6所示。从图5-7可见，由于两个QPSK信号的幅度不同， 因此对于每一个QPSK信号来讲，4种不同的相位可以传输四个双比特码元。当它们组合以后， 就得到了16个或相位或幅度不同的信号状态，每个信号状态可以传输4个二进制信息，这就组成了16QAM。按照矢量叠加还可以推导出64QAM、128QAM、 256QAM的合成方式。  MPSK信号与MQAM信号的已调波带宽效率相同。 ;图5- 6 两个幅度相差一倍的QPSK信号组合成16QAM信号 ;图5- 7 两个QPSK组合成16QAM信号的矢量图 ;5.3 TCM ; (1) 星座图中所用的信号点数大于未编码时同种调制所需的点数(通常扩大1倍)，这些附加的信号点为纠错编码提供冗余度。 (2) 采用卷积码在时间上相邻的信号点之间引入某种相关性，因而只有某些特定的信号点序列可能出现，这些序列可以模型化为网格结构，因而称为网格编码调制。  ; 图5- 8是通用TCM编码调制器结构示意图。TCM编码调制器由卷积编码器、信号子集选择器和信号点选择器组成。在每个调制信号周期中，有b比特信息输入，其中: k比特送到卷积编码器，卷积编码器输出的k+r比特中的r比特是由编码器引入的冗余度，通常r=1，这k+r比特用于选择2b+r点星座的2k+r个子集之一；剩余b-k比特直接送到信号选择器，在指定的子集中惟一确定一个星座点。 ;图5- 8 通用TCM编码调制器结构示意图 ; TCM码形成信号星座到2k+r个子集的一种分割，分割采用最小距离最大化的原则，即分割后子集内信号点之间的最小欧氏距离最大。每经过一次分割，子集数加倍，每个子集内的信号点数减半，最小欧氏距离随之增大。设经过i级分割之后子集内的最小欧氏距离为di，则有d0＜d1＜d2＜…。可以用二叉树来表示集分割，定义最后一次分割得到的子集数为分割的级数， 显然，图5- 8的TCM编码调制器使用的分割级数应该是2k+r。 ; 2. 信号星座的集分割 图5- 9是8PSK信号星座的集分割示意图， 分割级数为8， 假设分割前最小欧氏距离 ，第一次分割后子集内的最小欧氏距离增大为 ，第二次分割后子集内的最小欧氏距离增大为d2=2。在集分割树中，令第i级分割生的两个子集所对应的编码比特分别为Zi-1n=0或1。当分割级数为2k+1时，2k+1个子集分别对应于码组Zkn，…, Z1n，Z0n的不同组合。 ; 图5- 10是16QAM信号星座的集分割