【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 QAM(4QAM)， 四進(jìn)制 QAM(16QAM)， 八進(jìn)制QAM(64QAM)， ???， 分別有 1 64 ???個(gè)矢量端點(diǎn)，信號(hào)矢量端點(diǎn)分布圖稱為 星座圖 。信號(hào)狀態(tài)和信號(hào)電平之間的關(guān)系： M=m2， m為電平數(shù)， M為信號(hào)狀態(tài)。v （ a） 4QAM星座圖，（ b） 16QAM星座圖，（ c） 64QAM星座圖。第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 1. QAM信號(hào)的調(diào)制 v 輸入二進(jìn)制數(shù)字序列通過(guò)串 /并變換，交替選取比特，轉(zhuǎn)換為兩個(gè)獨(dú)立的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流 和 ，速率減半。經(jīng) 2/m變換器變?yōu)?m進(jìn)制信號(hào) 和 。v QAM信號(hào)第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 為 m進(jìn)制碼元間隔。式中 xk和 yk為雙極性 m進(jìn)制碼元。 v 2. QAM信號(hào)的解調(diào) v 正交相干解調(diào)。 LPF輸出采樣判決恢復(fù)出 m電平信號(hào) x( t )和 y( t )。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 幾種調(diào)制方式的頻帶利用率比較。在頻帶受限系統(tǒng)， QAM是一種很有發(fā)展前途的調(diào)制方式，現(xiàn)已有 64QAM、 256QAM等集成芯片 。 調(diào)制方式 編碼 (b) 帶寬 (Hz) 符號(hào)速率 帶寬效率 b/s/HzBPSK 1 ?s ?s 1QPSK 2 ?s/2 ?s/2 24QAM 2 ?s/2 ?s/2 216PSK 4 ?s/4 ?s/4 416QAM 4 ?s/4 ?s/4 464QAM 6 ?s/6 ?s/6 6256QAM 8 ?s/8 ?s/8 8第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 6 .9 無(wú)載波幅度相位調(diào)制 v 同：無(wú)載波幅度相位（ CAP） 調(diào)制 與 QAM有相同的頻譜特性、理論基礎(chǔ)和信號(hào)星座映射關(guān)系。v 異： CAP以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)， QAM以模擬方式實(shí)現(xiàn)。 CAP調(diào)制不用載波表示相位和幅度的變化，也不傳送載波，用幅度特性相同而相位特性不同的兩個(gè)數(shù)字濾波器完成調(diào)制，成本低。 QAM星座圖映射是不變的； CAP可進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換，能適應(yīng)信號(hào)的抖動(dòng)。接收端需要監(jiān)測(cè)星座映射的相應(yīng)位置。第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 6 .10交錯(cuò)正交相移鍵控 v 現(xiàn)代通信出現(xiàn)的新問(wèn)題：信道的帶限和非線性對(duì)傳輸信號(hào)的影響。多進(jìn)制調(diào)制是提高頻帶利用率的一種有效方法，恒包絡(luò)技術(shù)能適應(yīng)信道的非線性，頻帶利用率高。v 恒包絡(luò)技術(shù)的已調(diào)波包絡(luò)恒定，通過(guò)非線性部件時(shí)，只產(chǎn)生很小的頻譜擴(kuò)展。v 特點(diǎn)： 包絡(luò)恒定或起伏很?。灰颜{(diào)波頻譜具有高頻快速滾降特性，旁瓣小，或者幾乎沒(méi)有旁瓣。由于 ω＝ dθ(t)/dt， 為控制已調(diào)波的頻譜特性，必須控制它的相位特性。v 1. 交錯(cuò)正交相移鍵控信號(hào)的調(diào)制 v 4PSK常稱為正交相移鍵控 QPSK（ Quadriphaseshift Keying）， 頻帶利用率較高，理論值達(dá) 2b/s/Hz。 但當(dāng)碼組 00?11或 01?10時(shí)，產(chǎn)生 180?的載波相位跳變，引起包絡(luò)起伏。通過(guò)非線性部件，使已經(jīng)濾除的帶外分量又被恢復(fù)出來(lái)，導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展，增加對(duì)鄰信道的干擾。為了消除 180?的相位跳變，提出了交錯(cuò)正交相移鍵控（ OQPSK） 方式。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v OQPSK是對(duì) QPSK的改進(jìn)。v 同： 也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)行正交調(diào)制，與 QPSK有同樣的相位關(guān)系。v 異： 同相和正交支路碼流錯(cuò)開(kāi)半個(gè)雙比特碼元周期，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生同時(shí)翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。信號(hào)相位只能出現(xiàn) 0?， ?90?跳變，不會(huì)出現(xiàn) 180?的相位跳變。 v TS/2延遲保證兩支路偏移半個(gè)雙比特碼元周期。 BPF的作用是形成OQPSK信號(hào)的頻譜形狀，使包絡(luò)恒定。第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 2. 交錯(cuò)正交相移鍵控信號(hào)的解調(diào) v 采用正交相干解調(diào)方式解調(diào)。 Q支路信號(hào)采樣判決時(shí)延遲 TS/2， 保證對(duì)兩支路交錯(cuò)采樣。 v OQPSK克服了 QPSK的 180?的相位跳變，信號(hào)通過(guò) BPF后包絡(luò)起伏小，性能得到了改善，受到了廣泛重視。但碼元轉(zhuǎn)換時(shí)，相位變化不連續(xù)，存在 90?的相位跳變，高頻滾降慢，頻帶仍然較寬。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 6． 11 最小頻移鍵控 v 相位不連續(xù)的 FSK信號(hào)，功率譜產(chǎn)生很大的旁瓣分量，帶限后會(huì)引起包絡(luò)起伏。 相位連續(xù)的頻移鍵控（ CPFSK） ： 控制相位的連續(xù)性的數(shù)字頻率調(diào)制。v 在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)v 若傳 “0”碼載頻為 ω1， 傳 “1”碼載頻為 ω2， 偏移為 ??，上式可寫(xiě)為v v 比較兩式，在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)，相角 v 初相角 θ(0) 取決于過(guò)去碼元調(diào)制的結(jié)果，它的選擇要防止相位的不連續(xù)。 v 對(duì)于 FSK信號(hào)，當(dāng) （ n為整數(shù) )時(shí)，就認(rèn)為它是正交的。為了提高頻帶利用率， ??要小，當(dāng) n =1時(shí)， ??達(dá)最小，有 v 或者 v 稱為調(diào)制指數(shù)。v 頻偏v 頻差 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 它等于碼元速率 1/TS之半，這是最小頻差。 CPFSK的這種特殊選擇稱為 最小頻移鍵控 (MSK)。 v 由v 代入v 若 θ(0)=0v 假定 “＋ ”號(hào)對(duì)應(yīng)于 “1”碼， “－ ”號(hào)對(duì)應(yīng)于 “0”碼。將 t =Ts代入前式第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 當(dāng) t0時(shí)，由式 可得 θ(t)變化曲線。v 正斜率直線表示傳 “1”碼的相位軌跡，負(fù)斜率直線表示傳 “0”碼的相位軌跡。這種由可能的相位軌跡構(gòu)成的圖形稱為 相位網(wǎng)格圖 。在一碼元時(shí)間內(nèi)，相對(duì)于前一碼元載波相位不是增加 π/2， 就是減少 π/2。 θ(t)在每一碼元結(jié)束時(shí)為 π/2的整數(shù)倍。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 將式 擴(kuò)展到多個(gè)碼元時(shí)間，可寫(xiě)為 v Pk為二進(jìn)制雙極性碼元，取為 177。1。由上式和圖看出， θk為截矩，其值為 π的整數(shù)倍，即 θk=kπ。 表明， MSK信號(hào)的相位是分段線性變化的，在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻 相位仍然連續(xù)，即v 將式 代入式 ， MSK表達(dá)式 v 上式利用三角等式展開(kāi)，并注意到 sinθk=0第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 式中 ；v 正交調(diào)制方法產(chǎn)生。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 輸入數(shù)據(jù)序列進(jìn)行差分編碼，送入串 /并變換器，形成兩路并行數(shù)據(jù)，下路通過(guò)一個(gè)碼元時(shí)間 的延遲，使兩路交錯(cuò)。 Ik =cosθk =177。1， Qk =Pkcosθk=177。1。 振蕩器產(chǎn)生加權(quán)函數(shù) 和 ，分別對(duì)兩路對(duì)數(shù)據(jù)加權(quán)，產(chǎn)生v 和 。對(duì)正交載波進(jìn)行調(diào)制，相加形成 MSK信號(hào)。雖然每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間為 Ts， 由于有相位連續(xù)性的要求，故 Ik只能在 的過(guò) 0點(diǎn)改變。同理， Qk也只能在 的過(guò) 0點(diǎn)改變。并且， Ik 僅當(dāng) k等于偶數(shù)時(shí)才可能改變符號(hào)， Qk僅當(dāng) k等于奇數(shù)時(shí)才可能改變符號(hào)，二者不同時(shí)改變符號(hào)。加權(quán)函數(shù)都是一個(gè)個(gè)正負(fù)符號(hào)不同的半正弦波，兩支路碼元互相偏離時(shí)，恰好使和錯(cuò)開(kāi) 1/4周期，保證了 MSK信號(hào)相位的連續(xù)性。v MSK信號(hào)可采取正交相干解調(diào)的方法恢復(fù)原碼序列。此外，還有其它解調(diào)方法。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 6． 12 正弦頻移鍵控 v 碼元極性變化時(shí)， MSK相位變化 π/2， 碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻相位仍然連續(xù)。碼元極性變化，相位曲線出現(xiàn)尖角 ,導(dǎo)致頻譜旁瓣滾降速度下降，帶外輻射增加。為減小帶外輻射，提高頻帶利用率，應(yīng)平滑尖角，產(chǎn)生了 正弦頻移鍵控（ SFSK） 。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 在 MSK相位上疊加一正弦波，輸入碼元極性變化時(shí)，正弦波相位也跟隨變化。例如， “0”（ ?1) 碼時(shí)，正弦波相位為 0； “1”(+1)碼時(shí)，正弦波相位為π， 這樣可平滑相位尖角。同時(shí)，還能保留 MSK一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)相位最大變化 177。π/2的優(yōu)點(diǎn) 。 輸入 “1”碼，相位增加 π/2； “0”碼，相位減少 π/2。 每碼元間隔載波相位變化 π/2。 碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，相位變化率為 0。 加快了 SFSK信號(hào)頻譜的滾降速度。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 6． 13 平滑調(diào)頻 v SFSK每一碼元的中點(diǎn)附近相位軌跡變化率超過(guò)了