【文章內(nèi)容簡介】 QAM(4QAM)， 四進制 QAM(16QAM)， 八進制QAM(64QAM)， ???， 分別有 1 64 ???個矢量端點，信號矢量端點分布圖稱為 星座圖 。信號狀態(tài)和信號電平之間的關(guān)系： M=m2， m為電平數(shù)， M為信號狀態(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信號的調(diào)制 v 輸入二進制數(shù)字序列通過串 /并變換，交替選取比特，轉(zhuǎn)換為兩個獨立的二進制數(shù)據(jù)流 和 ，速率減半。經(jīng) 2/m變換器變?yōu)?m進制信號 和 。v QAM信號第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 為 m進制碼元間隔。式中 xk和 yk為雙極性 m進制碼元。 v 2. QAM信號的解調(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 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 無載波幅度相位調(diào)制 v 同：無載波幅度相位（ CAP） 調(diào)制 與 QAM有相同的頻譜特性、理論基礎(chǔ)和信號星座映射關(guān)系。v 異： CAP以數(shù)字方式實現(xiàn)， QAM以模擬方式實現(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可進行相位轉(zhuǎn)換，能適應(yīng)信號的抖動。接收端需要監(jiān)測星座映射的相應(yīng)位置。第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 6 .10交錯正交相移鍵控 v 現(xiàn)代通信出現(xiàn)的新問題：信道的帶限和非線性對傳輸信號的影響。多進制調(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，通過非線性部件時，只產(chǎn)生很小的頻譜擴展。v 特點： 包絡(luò)恒定或起伏很??；已調(diào)波頻譜具有高頻快速滾降特性，旁瓣小，或者幾乎沒有旁瓣。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. 交錯正交相移鍵控信號的調(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，產(chǎn)生 180?的載波相位跳變，引起包絡(luò)起伏。通過非線性部件，使已經(jīng)濾除的帶外分量又被恢復(fù)出來，導(dǎo)致頻譜擴展，增加對鄰信道的干擾。為了消除 180?的相位跳變，提出了交錯正交相移鍵控（ OQPSK） 方式。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v OQPSK是對 QPSK的改進。v 同： 也是把輸入碼流分成兩路，然后進行正交調(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開半個雙比特碼元周期，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會發(fā)生同時翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。信號相位只能出現(xiàn) 0?， ?90?跳變，不會出現(xiàn) 180?的相位跳變。 v TS/2延遲保證兩支路偏移半個雙比特碼元周期。 BPF的作用是形成OQPSK信號的頻譜形狀，使包絡(luò)恒定。第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 2. 交錯正交相移鍵控信號的解調(diào) v 采用正交相干解調(diào)方式解調(diào)。 Q支路信號采樣判決時延遲 TS/2， 保證對兩支路交錯采樣。 v OQPSK克服了 QPSK的 180?的相位跳變，信號通過 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，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，功率譜產(chǎn)生很大的旁瓣分量，帶限后會引起包絡(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 在一個碼元時間內(nèi)v 若傳 “0”碼載頻為 ω1， 傳 “1”碼載頻為 ω2， 偏移為 ??，上式可寫為v v 比較兩式，在一個碼元時間內(nèi)，相角 v 初相角 θ(0) 取決于過去碼元調(diào)制的結(jié)果，它的選擇要防止相位的不連續(xù)。 v 對于 FSK信號，當(dāng) （ n為整數(shù) )時，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， ??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 “＋ ”號對應(yīng)于 “1”碼， “－ ”號對應(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，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 。在一碼元時間內(nèi)，相對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)束時為 π/2的整數(shù)倍。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 將式 擴展到多個碼元時間，可寫為 v Pk為二進制雙極性碼元，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信號的相位是分段線性變化的，在碼元轉(zhuǎn)換時刻 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，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)，下路通過一個碼元時間 的延遲，使兩路交錯。 Ik =cosθk =177。1， Qk =Pkcosθk=177。1。 振蕩器產(chǎn)生加權(quán)函數(shù) 和 ，分別對兩路對數(shù)據(jù)加權(quán)，產(chǎn)生v 和 。對正交載波進行調(diào)制，相加形成 MSK信號。雖然每個碼元的持續(xù)時間為 Ts， 由于有相位連續(xù)性的要求，故 Ik只能在 的過 0點改變。同理， Qk也只能在 的過 0點改變。并且， Ik 僅當(dāng) k等于偶數(shù)時才可能改變符號， Qk僅當(dāng) k等于奇數(shù)時才可能改變符號，二者不同時改變符號。加權(quán)函數(shù)都是一個個正負(fù)符號不同的半正弦波，兩支路碼元互相偏離時，恰好使和錯開 1/4周期，保證了 MSK信號相位的連續(xù)性。v MSK信號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， MSK相位變化 π/2， 碼元轉(zhuǎn)換時刻相位仍然連續(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，正弦波相位也跟隨變化。例如， “0”（ ?1) 碼時，正弦波相位為 0； “1”(+1)碼時，正弦波相位為π， 這樣可平滑相位尖角。同時，還能保留 MSK一個碼元時間內(nèi)相位最大變化 177。π/2的優(yōu)點 。 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)換時刻，相位變化率為 0。 加快了 SFSK信號頻譜的滾降速度。 第 6 章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 6． 13 平滑調(diào)頻 v SFSK每一碼元的中點附近相位軌跡變化率超過了