數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)教案第七章

1.振幅相位聯(lián)合鍵控（APK）2.正交調(diào)制模型3.正交振幅調(diào)制信號(hào)的表示4.16QAM產(chǎn)生方法5.QAM信號(hào)和PSK信號(hào)的性能比較6.16QAM實(shí)例7.例題7.10新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)-正交振幅調(diào)制QAM第一頁1第二頁，共19頁。振幅相位聯(lián)合鍵控（APK）振幅相位聯(lián)合鍵控（APK）--振幅和相位都有幾種取值。APK信號(hào)的一般表達(dá)式：

e0(t)=∑ang(t-nTs)cos(ωct+φn)=[∑ang(t-nTs)cosφn]cos(ωct)-[∑ang(t-nTs)sinφn]sin(ωct)令：ancosφn=Xn,-ansinφn=Yne0(t)=∑Xng(t-nTs)cosωct+∑Yn

g(t-nTs)sinωct=cosωct+sinωct可見APK可以看作兩個(gè)正交調(diào)制信號(hào)之和。第二頁2第三頁，共19頁。正交調(diào)制模型兩個(gè)獨(dú)立的正交雙邊帶振幅調(diào)制之和。對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻率載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制，合成起來就得到正交雙邊帶調(diào)制信號(hào)。第三頁3第四頁，共19頁。正交調(diào)制的多種形態(tài)當(dāng)Q(t)和I(t)是模擬信號(hào)，且Q(t)是I(t)的希爾伯特變換時(shí)，正交調(diào)制就變成了單邊帶調(diào)制。當(dāng)Q(t)和I(t)是數(shù)字基帶信號(hào)，且Q(t)與I(t)的取值為多幅度--即多電平時(shí)，就構(gòu)成正交振幅調(diào)制(QAM--QuadratureAmplitudeModulation)

QAM當(dāng)Q(t)和I(t)是數(shù)字基帶信號(hào)，且Q(t)與I(t)的取值為±1時(shí)，此時(shí)的4QAM就是QPSK。第四頁4第五頁，共19頁。正交振幅調(diào)制(QAM--QuadratureAmplitudeModulation)信號(hào)的表示信號(hào)的一個(gè)碼元可以表示為 式中，k=整數(shù)；Ak和

k分別可以取多個(gè)離散值。 上式可以展開為 令Xk=Akcos

kYk=-Aksin

k

則信號(hào)表示式變?yōu)?/p>

Xk和Yk也是可以取多個(gè)離散值的變量。sk(t)是兩個(gè)正交的振幅鍵控信號(hào)之和--正交振幅調(diào)制(QAM)第五頁5第六頁，共19頁。QAM矢量圖--4QAM若：

k--取

/4和-

/4，Ak--取+A和-A，則：Xk和Yk--取±(√2/2)--±1(歸一化），4QAM信號(hào)--兩個(gè)幅度為±1的正交振幅鍵控信號(hào)之和4QAM就成為QPSK--QPSK信號(hào)是一種QAM信號(hào)

Xk=Akcos

kYk=-Aksin

k第六頁6第七頁，共19頁。16QAM矢量圖是兩路四個(gè)幅度的正交振幅鍵控信號(hào)之和第七頁7第八頁，共19頁。64QAM和256QAM矢量圖64QAM是兩路八個(gè)幅度的正交振幅鍵控信號(hào)之和256QAM是兩路十六個(gè)幅度的正交振幅鍵控信號(hào)之和

64QAM信號(hào)矢量圖

256QAM信號(hào)矢量圖第八頁8第九頁，共19頁。16QAM產(chǎn)生方法--正交調(diào)幅法兩路獨(dú)立的正交4ASK信號(hào)疊加第九頁9第十頁，共19頁。16QAM產(chǎn)生方法--復(fù)合相移法兩路獨(dú)立的QPSK（大圓和小圓）信號(hào)疊加AMAM第十頁10第十一頁，共19頁。16QAM信號(hào)和16PSK信號(hào)的性能比較在平均功率相等條件下：16PSK信號(hào)的平均功率（振幅）就等于其最大功率（振幅）；16QAM信號(hào)，在等概率條件下，其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即2.55dB。因此，16QAM比16PSK信號(hào)的噪聲容限大4.12dB。在最大功率（振幅）相等的條件下：最大振幅AM相等，16PSK信號(hào)的相鄰矢量端點(diǎn)的歐氏距離

16QAM信號(hào)的相鄰點(diǎn)歐氏距離d2超過d1約1.57dBd2和d1的比值

代表這兩種體制

的噪聲容限之比AM

d2(a)16QAMAM

d1(b)16PSK第十一頁11第十二頁，共19頁。QAM信號(hào)和PSK信號(hào)的性能比較QAM比PSK信號(hào)的抗噪聲能力更好。二者的信號(hào)帶寬相同，頻帶利用率相同。第十二頁12第十三頁，共19頁。一種用于調(diào)制解調(diào)器的傳輸速率為9600b/s的16QAM方案，其載頻為1650Hz，信道帶寬為2400Hz，滾降系數(shù)為10％。(a)傳輸頻帶(b)16QAM星座1011100111101111101010001100110100010000010001100011001001010111A240016QAM實(shí)例第十三頁13第十四頁，共19頁。例7.10-1采用4PSK或4QAM調(diào)制傳輸2400b/s數(shù)據(jù)：(1)最小理論帶寬是多少？(2)若傳輸帶寬不變，而比特率加倍，則調(diào)制方式應(yīng)如何改變？解：(1)M=4，Rb=2400b/s,RB=Rb/log2M=1200Baud;

BMPSK=2B基，（B基）min=RB/2=600Hz(時(shí)，理論上最小，為乃奎斯特帶寬)最小理論帶寬是：BMPSK=2B基=2×RB/2=RBB4PSK=1200Hz(2)若BMPSK=1200Hz不變，Rb=4800b/s(加倍)，最小理論帶寬BMPSK=RB,RB=BMPSK=1200log2M=Rb/RB=4800/1200=4,M=24=16,應(yīng)采用16QPSK本例說明：在傳輸帶寬不變的情況下，增加進(jìn)制數(shù)可以提高信息速率第十四頁14第十五頁，共19頁。例7.10-2采用2PSK調(diào)制傳輸2400b/s數(shù)據(jù)：最小理論帶寬是多少？解：M=2，Rb=2400b/s,RB=Rb=2400Baud;最小理論帶寬是：B2PSK=RB=2400Hz本例說明：在相同信息速率下，增加進(jìn)制數(shù)可以減小帶寬，減小碼元速率，提高頻帶利用率比較：例7.10-1中采用4PSK調(diào)制，所需帶寬B4PSK=1200Hz,是二進(jìn)制的一半。第十五頁15第十六頁，共19頁。例7.10-3采用MPSK調(diào)制傳輸9600b/s數(shù)據(jù)：(1)若M=4，最小理論帶寬是多少？(2)若傳輸帶寬為2400Hz，M=？解：(1)M=4，Rb=9600b/s,RB=Rb/log2M=4800Baud;最小理論帶寬是：BMPSK=RBB4PSK=4800Hz(2)若BMPSK=2400Hz，最小理論帶寬BMPSK=RB,RB=BMPSK=2400log2M=Rb/RB=9600/2400=4,M=24=16,應(yīng)采用16QPSK或16QAM。第十六頁16第十七頁，共19頁。例7.10-4采用16PSK調(diào)制傳輸9600b/s數(shù)據(jù)：(1)若基帶信號(hào)頻譜采用余弦滾降信號(hào)，滾降系數(shù)為