烟台大学：《通信原理》课程教学资源（PPT课件）第8章 新型数字带通调制技术

通信原理第8章新型数字带通调制技术2

2 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S.(t) = Ak cos(@ot +Ok)kT<t≤(k+1)T式中，k=整数；A,和0分别可以取多个离散值。上式可以展开为S,(t) = A, cosO, cosOot - A, sin , sin Oot令Xk=AkcosOkYk=-Asingk则信号表示式变为Sh(t) = X, cosOot + Y, sin OotX,和Y,也是可以取多个离散值的变量。从上式看出，s(t)可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。3

3 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 = -Ak sin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。 ( ) cos( ) k k 0 k s t = A  t + kT  t  (k +1)T s t A t A t k k k 0 k k 0 ( ) = cos cos − sin  sin  s t X t Y t k k 0 k 0 ( ) = cos + sin 

第8章新型数字带通调制技术■矢量图在信号表示式中，若0值仅可以取元/4和-元/4，A，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-

4 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：

5 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： Ak

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：256QAM信号量图64QAM信号矢量图它们门总称为MOAM调制。由于从其矢量图看像是星座故又称星座调制。6

6 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。 64QAM信号矢量图 256QAM信号矢量图

第8章新型数字带通调制技术16QAM信号·产生方法正交调幅法：用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号，如下图所示

7 第8章 新型数字带通调制技术 ◼ 16QAM信号 ◆ 产生方法  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。 AM

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OPSK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8

8 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。 AM AM

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A:0.393AM8.而16QAM信号的相邻点欧氏距离等于J2AM0.471Ad,3d,和d,的比值就代表这两种体制的噪声容限之比。9(b) 16PSK(a) 16QAM

9 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。 1 0.393 8 M M d A A     =     AM d2 (a) 16QAM AM d1 (b) 16PSK M M A A d 0.471 3 2 2 = =

第8章新型数字带通调制技术按上两式计算，d,超过d约1.57dB。但是，这时是在最大功率（振幅）相等的条件下比较的，没有考虑这两种体制的平均功率差别。16PSK信号的平均功率（振幅）就等于其最大功率（振幅）。而16QAM信号，在等概率出现条件下，可以计算出其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即2.55dB。因此，在平均功率相等条件下，16QAM比16PSK信号的噪声容限大4.12dB。10

10 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，没有考虑这两种体制 的平均功率差别。16PSK信号的平均功率（振幅）就等于 其最大功率（振幅）。而16QAM信号，在等概率出现条件 下，可以计算出其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即 2.55 dB。因此，在平均功率相等条件下，16QAM比16PSK 信号的噪声容限大4.12 dB

第8章新型数字带通调制技术。160AM方案的改进：QAM的星座形状并不是正方形最好，实际上以边界越接近圆形越好。例如，在下图中给出了一种改进的16QAM方案，其中星座各点的振幅分别等于±1、±3和5。将其和上图相比较不难看出，其星座中各信号点的最小相位差比后者大因此容许较大的相位抖动。11

11 第8章 新型数字带通调制技术 ◆ 16QAM方案的改进： QAM的星座形状并不是正方形最好，实际上以边界越接 近圆形越好。 例如，在下图中给出了一种改进的16QAM方案，其中星 座各点的振幅分别等于1、3和5。将其和上图相比较， 不难看出，其星座中各信号点的最小相位差比后者大， 因此容许较大的相位抖动