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16QAM传输系统实验

一、实验目的

1.了解16QAM调制的基本工作原理

2.掌握16QAM发送眼图的观察

二、实验仪器

1.通信原理实验系统一台

2.40MHz示波器一台

三、实验原理

MASK是一种具有M个振幅而频率和相位唯一的调制方式，它虽

然提高了传输效率，但不能充分利用发射机的功率，而且抗干扰能力

差。MPSK是一种具有M个相位而振幅和频率唯一的调制方式，它提

高了效率，但相平面空间相邻点之间的距离随M的增大而减小，结

果降低了可靠性。如果将振幅调制与相位调制相结合，则可以改进调

制信号的性能。QAM就是振幅调制与相位调制相结合的正交振幅调

制方式。

QAM的包络不恒定，通常被认为不适合于有较强幅度衰落的移

动通信。但是，在有较强直射波的卫星信道和其它的有较强直射波的

信道（例如微小区）中，这种频谱效率较高的调制方式又引起了人们

的重视，特别是其中的16QAM及其变型。

QAM的星座图（如图10.10.1所示，既QAM调制信号的矢量端

点在信号空间的分布图）有多种。当进制数M相同时，不同的星座

图，其信号点之间的最小距离和信号集合的平均功率不同。由于信号

的误码性能的上限与该信号星座图中各矢量端点之间的最小距离有

关。因此希望信号点之间的最小距离大，而信号集合的平均功率小，

这样可以用小的信号平均发射功率获得好的抗噪声性能。另一方面，

不同的星座图，对应的振幅值的种类和相位值的种类也不同。在衰落

信道下，希望振幅值的种类和相位值的种类越少越好，因为衰落会引

起所传信号的包络发生变化，不利于接收端对信号的幅度进行正确判

决；衰落也引起所传信号的相位发生小的变化，不利于接收端对信号

的相位进行正确判决。

对于16QAM其基带眼图如

图10.10.1所示。由图可见，在

同相轴和正交轴上的幅度电平

不再是2个而是4个。所以传

输的数码率也将是QPSK原来的

2倍到4倍。但是并不能无限制

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。

四、实验步骤

1、准备：首先通过菜单将“通信原理综合实验系统”调制方式设置

成“16QAM传输系统”模式；用示波器测量TPMZ07测试点的信

号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作；如果没有脉冲

波形，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。

2、16QAM调制基带信号眼图观测

（1）通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式（未打勾），此时基带信

号频谱成形滤波器全部放在发送端。以时钟（TPMZ07）作同步，

观测发送信号眼图（TPi03）的波形。成形滤波器使用升余弦响

应，ɑ=0.4。判断信号观察的效果。

（2)通过菜单选择激活“匹配滤波”方式（打勾），此时系统构成收

发匹配滤波最佳接收机，重复上述实验步骤。仔细观察和区别

与上述两种方式下发送信号眼图（TPi03）的波形。

注：当通过选择菜单激活“匹配滤波”方式时，表示系统按匹配滤波

最佳接收机组成，即发射机端和接收机端采用同样的开根号升余

弦响应滤波器。当未激活“匹配滤波”方式时，系统为非匹配最

佳接收机，整个滤波器滚降特性全部放在发射机端完成，但信道

成形

滤波

器特

性不

变。（TPMZ07作同步，TPi03）

→

匹配滤波

后

4、16QAM调制信号包络观察：

16QAM调制为非恒包络调制，调制载波信号包络具有明显的过零

点。通过本测量让学生熟悉16QAM调制信号的包络特征。

6、解调器失锁时的星座图观测

（1）准备：用中频电缆连结KO02和JL02建立中频自环（自发自收）。

（2）将跳线开关KL01设置在2_3