【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 碼元從 t52輸出，所以就實(shí)現(xiàn)了串行到并行的轉(zhuǎn)換。 實(shí)際運(yùn)行中各路信號(hào)圖形如下所示，圖中從上往下依次是串行輸入 t5并行輸出 1（ t56）和并行輸出 2（ t57）的波形。由圖可以得出經(jīng)串并轉(zhuǎn)換之后，并行輸出的每一路碼元傳輸速率降為了原來(lái)的一半，這也正是實(shí)際運(yùn)應(yīng)中所要求的。和假設(shè)不同的是每一路輸出信號(hào)前邊都多了一個(gè) 0碼元單位，這是由于系統(tǒng)延時(shí)所造成的。當(dāng)然這種延 時(shí)對(duì)于后面各種性能的研究是不會(huì)造成影響的。 圖 串并轉(zhuǎn)換各路信號(hào)圖 分析： 對(duì)于第一個(gè)信號(hào)，是串行信號(hào)，二進(jìn)制信息為 110111100001000101? ,對(duì)于第二個(gè)信號(hào)，是并行輸出第一路，二進(jìn)制信息為 010110000001? ,對(duì)于第三個(gè)信號(hào)，是并行輸出第二路，二進(jìn)制信息為 0111001011011? ,我們將第一路與第二路進(jìn)行合并可以得到合并后的信息 0011011110001? ,這與第一路的串行信息是對(duì)應(yīng)的。可見(jiàn)串并轉(zhuǎn)換成功。 從得到的波形信息可以 看出，并行信號(hào)的碼元寬度是串行的兩倍，這也是實(shí)際中所需要的。當(dāng)然，與實(shí)驗(yàn)電路中 t45的脈沖設(shè)置也有關(guān)系。 T45的脈沖QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 16 寬度與信源碼元寬度是一樣的。從而在作為時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)候，可以將輸出的碼元寬度提高一倍。 2/4 電平轉(zhuǎn)換模塊 對(duì)于 2/4電平的轉(zhuǎn)換，其實(shí)是將輸入信號(hào)的 4種狀態(tài)（ 00,01,10,11）經(jīng)過(guò)編碼以后變?yōu)橄鄳?yīng)的 4電平信號(hào)。這里我們選擇的映射關(guān)系如下表所示： 映射前數(shù)據(jù) 電平 /V 00 3 01 1 10 1 11 3 表 4— 1 2/4電平映射關(guān)系表 根據(jù)以上映射關(guān)系，我們可以很容易的找出它們之間的一個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系。這里輸入信號(hào)為兩路二進(jìn)制信號(hào)，假設(shè)它們是 ab，則在 a=1時(shí)讓它輸出一個(gè)幅度為 2的信號(hào)，當(dāng) a=0時(shí)輸出幅度為 2的信號(hào)。同理當(dāng) b=1是讓它輸出一個(gè)幅度為 1的信號(hào)，當(dāng) b=0時(shí)輸出幅度為 1的信號(hào)。如此一來(lái)便可以得到下面的結(jié)果： 當(dāng) ab=00時(shí) 輸出： y=2 + 1=3； ab=01時(shí) y=2 + 1=1； ab=10時(shí) y=2 + 1 =1； ab=11時(shí) y=2 + 1 =3； 由上所示我們可以得出：再設(shè)計(jì) 2/4電平轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)候， 我們需要先將輸入信號(hào)再次進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換 ，每路信號(hào)做一個(gè)簡(jiǎn)單的判決，再用一個(gè)相加模塊便可 實(shí)現(xiàn) 2/4電平的轉(zhuǎn)換功能。具體電路如下所示： 說(shuō)明： 該電路部分是總圖中的 t96子系統(tǒng)的內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)。 各個(gè)器件參數(shù)具體值可見(jiàn)圖中所設(shè)置的。 對(duì)于 t6 t7 t74所組 成的電路就是之前進(jìn)行的串并轉(zhuǎn)換電路。但要注意，此時(shí) t66的脈沖序列周期要變成原來(lái)的兩倍，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換后，并行電路的碼元寬度變成串行的兩倍。 QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 17 t8 t86是單刀雙擲開(kāi)關(guān)。這里是利用了其在輸入與門限值比較大小而輸出根據(jù)比較的不同選擇不同的輸入。其輸入為 input1和 input2，以及 control threshold（控制端口）。在輸入值比設(shè)定的門限值大時(shí)，輸出為 input1的值，反之為 input2的值。 對(duì)于 t83，其 input0為 t81提供， t81為正弦函數(shù)，設(shè)定頻率和相位為 0，幅度為 2，取 cos輸出接至 t83input0。另一個(gè) input1由 t82提供，幅值為 2。 T83的控制端為并行輸出的第一路，也就是原理中的 a。 對(duì) t86與 t83設(shè)置相似，但是其 input0和 1分別由提供 1和 1的正弦信源提供。我們假設(shè) t74和 t72輸出為 11，那么根據(jù)電路中的邏輯關(guān)系，得到的就是 t83輸出 2， t86輸出 1，經(jīng)過(guò) t96的相加器，其輸出就是 2—— 4電平轉(zhuǎn)換 圖 2/4 電平轉(zhuǎn)換模塊 以上電路中各器件的輸出波形圖如下所示： 說(shuō)明： 該模塊是前面 t56觀察窗（第一次串并轉(zhuǎn)換輸出的第 一路信號(hào)）的二四電平轉(zhuǎn)換電路。首先是 t56的信號(hào)，后兩個(gè)是 t76和 t77信號(hào)，這兩個(gè)是 t56經(jīng)過(guò)了串并轉(zhuǎn)QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 18 換后的輸出信號(hào)。具體信號(hào)變化就不在分析。整體上我們可以看出信號(hào)的碼元寬度又變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍。 下面是將 t7 t77兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行 2—— 4電平轉(zhuǎn)換的結(jié)果。從圖中可以看出前面 2—— 4電平轉(zhuǎn)換獲得成功。我們以前幾個(gè)信號(hào)為例： t76前幾個(gè)碼元為 0001000，t77為 011000，那么其對(duì)應(yīng)的四電平就是 00（ 3）， 01（ 1）， 10（ +1）， 00（ 3）等。這與第三個(gè)波形結(jié)果相同，也說(shuō)明了電平轉(zhuǎn)換得到成功 ！ 圖 2/4電平轉(zhuǎn)換模塊各點(diǎn)波形 對(duì)于另外一路信號(hào)運(yùn)用同樣的模塊進(jìn)行仿真即可得到相應(yīng)的 24電平轉(zhuǎn)換結(jié)果 。 其余模塊 除以上所述的兩個(gè)子系統(tǒng)外，調(diào)制階段還包括正余弦信號(hào)發(fā)生器、加法器、乘法器、頻譜示波器和離散時(shí)間信號(hào)發(fā)散圖示波器等。在這里我們將載波頻率定QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 19 為 5KHz，由于數(shù)字信源在經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換和二四電平轉(zhuǎn)換后碼元速率已經(jīng)降為信源的 1/4，為 250Kbps，按照載波速率為碼元速率的 10到 20倍，我們?nèi)?5KHz的載波所得到的調(diào)制信號(hào)是符合要求的。需要改變時(shí)對(duì)載波進(jìn)行頻率變化即可 。所以載波信號(hào)發(fā)生器 t129的參數(shù)設(shè)置如下所示： 上圖中先將兩路正交的信號(hào)和成一個(gè)復(fù)信號(hào)后，經(jīng)離散采樣加入到了信號(hào)發(fā)散圖示波器，這樣就可以得到原始信號(hào)的星座圖了。 進(jìn)行調(diào)制仿真得到的調(diào)制輸出波形和星座圖分別如圖 。 QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 20 圖 16QAM調(diào)制波形 分析： 上圖中一三行為并行輸出的兩路四電平信號(hào)，二四行為一三行分別與正交載波相乘后所得的兩路信號(hào)。最后一行為它們的和信號(hào)，也即為最終調(diào)制信號(hào)。至此 16QAM信號(hào)的調(diào)制也就結(jié)束了。 圖 16QAM的星座圖 此時(shí)的最終調(diào)制信號(hào)還未加入高斯噪聲，所以得到的信號(hào)星座圖比較清晰，是理想情況下的。下圖為加入高斯噪聲之前和之后的信號(hào)對(duì)比： QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 21 圖 調(diào)制后信號(hào)與加入高斯噪聲后信號(hào)對(duì)比 可見(jiàn)加入高斯噪聲之后，信號(hào)的幅度發(fā)生了干擾，但是整體上還是反映了一定的信號(hào)形狀。 16QAM 解調(diào)模塊的模型建立與仿真 16QAM解調(diào)原理框圖如圖 ，解調(diào)器實(shí)現(xiàn)的核心在于 4//2電平判決模塊及并串轉(zhuǎn)換 模塊。在本次仿真中，載波恢復(fù)輸出的同頻同相波是直接由調(diào)制模塊中的載波提供的，也就是說(shuō)在仿真實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)有做載波恢復(fù)。 相干解調(diào) 系統(tǒng)先前所得的 16QAM調(diào)制信號(hào)通過(guò)高斯白噪聲信道以后便可以解調(diào)了。本系統(tǒng)所采用的解調(diào)器原理為相干解調(diào)法，即已調(diào)信號(hào)與載波相乘，送入到低通濾波器，其對(duì)應(yīng)原理圖中信號(hào)輸入并與載波相乘后通過(guò) LPF的部分，輸出送入到判決器判決，在這里， 低通濾波器的設(shè)計(jì)很重要，在 Systemview中提供了一些濾波器，我們可以加以利用，但它的參數(shù)設(shè)定對(duì)后續(xù) 判決產(chǎn)生誤差有很大關(guān)系，所以要對(duì)該濾波 器的參數(shù)設(shè)定要慎重。在本實(shí)驗(yàn)中涉及的仿真 濾波器均選擇貝塞爾低通濾波器。這里對(duì) LPF的參數(shù)設(shè)定如下， 而輸出波形如圖 。 下面為解調(diào)部分總電路和低通濾波器的參數(shù)值設(shè)置： QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 22 圖 解調(diào)部分總電路 電路說(shuō)明： 這部分電路分為直接用與調(diào)制端相同的載波進(jìn)行解調(diào)和用設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)進(jìn)行鎖相之后進(jìn)行解調(diào)兩個(gè)部分。將兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。 鎖相環(huán) t164內(nèi)部具體電路如下， FM參數(shù)見(jiàn)圖中所示。 Fm為調(diào)頻器。將其內(nèi)部參數(shù)的頻率值設(shè)定為 5KHz與調(diào)制載波頻率相同。兩路輸入均為經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)。將其與 Fm輸出的同相和正 交分量進(jìn)行相乘，然后會(huì)得到高頻分量，經(jīng)過(guò)低通濾波器后將高頻分量濾除，就會(huì)得到相應(yīng)的相位信息，再將兩路相位信息相乘經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器，該相位信息反映了輸入信號(hào)與 Fm產(chǎn)生的載波的相位差，從而可以調(diào)整 Fm的輸出信號(hào)的相位。具體數(shù)學(xué)模型見(jiàn)下： 鎖相環(huán)電路原理框圖 在這里，我們假設(shè) t172輸入的信息表達(dá)式為 ，經(jīng)過(guò)與 Fm輸出的PN碼 產(chǎn)生器 載波 產(chǎn)生器 VCO LF 低通 低通 tc?cos)(tmx )(1tu )(2tu )(tuI )(tuQ鎖 相環(huán)原理框圖 )cos( ect ?? ? )sin( ect ??QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 23 載波 相乘后得到 , 經(jīng)化簡(jiǎn)可得：，同樣 t166的輸出是 再經(jīng)過(guò)低通濾波器后將的頻率濾除 ，得到和。這兩個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò) t171相乘器后得到。再經(jīng)過(guò)帶通濾波器后得到相位信息。該相位信息由在 Fm調(diào)頻器中反映出 Fm的輸出信號(hào)相位情況。 Fm的功能函數(shù)為：，其輸入經(jīng)過(guò)積分就可以改變Fm輸出載波的相位，從而達(dá)到調(diào)節(jié)相位的作用。 說(shuō)明： FM為調(diào)頻器，所以其頻率初始應(yīng)與接收信號(hào)調(diào)制時(shí)的設(shè)置不同以表現(xiàn)其調(diào)頻作用，這里設(shè)為 5002Hz，調(diào)制增益為 。 同時(shí)兩個(gè)低通濾波器的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行了變化。定位 900Hz，能夠達(dá)到濾波的作用。 T169截止頻率設(shè)定為 300Hz，將得到的壓控信號(hào)進(jìn)行再次 濾波，是環(huán)路濾波器的作用。 圖 鎖相環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路 及參數(shù)設(shè)置 下圖為低通濾波器濾除的信號(hào)和沒(méi)有濾波而只是載波與接收到的信號(hào)相乘的波形。第一個(gè)為低通濾波后的波形，第二個(gè)為接收信號(hào)與載波相乘的波形，可QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 24 見(jiàn)經(jīng)過(guò)濾波，將高頻分量濾除了，得到的信號(hào)與之前的信號(hào)包絡(luò)相似。 下圖為沒(méi)有經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)直接用與調(diào)制端同頻同相載波和經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)產(chǎn)生的載波解調(diào)后再經(jīng)低通濾波器后得到的波形： （另外一路信號(hào)與之相似，不再對(duì)比） 圖 4/2 電平判決 由于前面采用的是模擬低通濾波器 ，所以在 4/2電平判決之前得到的是一個(gè)模擬的 4電平信號(hào)。之后要想得到 2電平的數(shù)字信號(hào)，需經(jīng)一系列的抽樣、量化和編碼。這里我們?cè)俅问褂米酉到y(tǒng)這一概念， QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 25 假設(shè)上述模塊輸入為 x，輸出分別為為 y、 z z2，則它完成的功能是： ??????????????????2。320。102。12。3xxxxy ??????????????3。11。11。03。01yyyyz ??????????????3。11。01。13。02yyyyz 這樣兩路二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)并串轉(zhuǎn)換 后，便完成了以下映射關(guān)系，也最終實(shí)現(xiàn)了 4/2電平的轉(zhuǎn)換。 映射前數(shù)據(jù) 電平 /V 3 00 1 01