QAM正交幅度調(diào)制

1、QAM 正交幅度調(diào)制QAM所屬分類：無線電電子學移動通信通信通信技術(shù)提問添加摘要 QAMQAM （Quadrature Amplitude Modulation ）：正交振幅調(diào)制。正交振幅調(diào)制，這是近年來被國際上移動通信技術(shù)專家十分重視的一種信號調(diào)制方式。QAM 是數(shù)字信號的一種調(diào)制方式，在調(diào)制過程中，同時以載波信號的幅度和相位來代表不同的數(shù)字比特編碼，把多進制與正交載波技術(shù)結(jié)合起來，進一步提高頻帶利用率。 目錄隱藏 1 簡介2 原理3 產(chǎn)生4 特點5 應(yīng)用6 相關(guān)詞條7 參考資料 QAM- 簡介圖 14QAM 、 16QAM 星座圖、64QAM 星座圖正交

2、調(diào)幅是一種將兩種調(diào)幅信號匯合到一個信道的方法，因此會雙倍擴展有效帶寬。正交調(diào)幅被用于脈沖調(diào)幅，特別是在無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。正交調(diào)幅信號有兩個相通頻率的載波，但是相位相差90 度（四分之一周期，來自積分術(shù)語） 。一個信號叫I 信號，另一個信號叫 Q 信號。從數(shù)學角度將， 一個信號可以表示成正弦，另一個表示成余弦。兩種被調(diào)制的載波在發(fā)射時已被混和。到達目的地后，載波被分離，數(shù)據(jù)被分別提取然后和原始調(diào)制信息相混和。QAM 是用兩路獨立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波雙邊帶調(diào)幅，利用這種已調(diào)信號的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。該調(diào)制方式通常有二進制QAM（ 4QAM

3、）、四進制 QAM （l6QAM ）、八進制 QAM （ 64QAM ）、 … ，對應(yīng)的空間信號矢量端點分布圖稱為星座圖，分別有4、16、64、… 個矢量端點。電平數(shù) m 和信號狀態(tài) M 之間的關(guān)系是對于 4QAM ，當兩路信號幅度相等時，其產(chǎn)生、解調(diào)、性能及相位矢量均與4PSK 相同。QAM- 原理QAM在 QAM （正交幅度調(diào)制）中，數(shù)據(jù)信號由相互正交的兩個載波的幅度變化表示。模擬信號的相位調(diào)制和數(shù)字信號的PSK（相移鍵控）可以被認為是幅度不變、僅有相位變化的特殊的正交幅度調(diào)制。因此，模擬信號頻率調(diào)制和數(shù)字信號的 FSK （頻移鍵控）也可以被認為是Q

4、AM的特例，因為它們本質(zhì)上就是相位調(diào)制。這里主要討論數(shù)字信號的QAM，雖然模擬信號QAM也有很多應(yīng)用， 例如NTSC和PAL制式的電視系統(tǒng)就利用正交的載波傳輸不同的顏色分量。QAM是一種矢量調(diào)制，將輸入比特先映射（一般采用格雷碼）到一個復平面（星座）上，形成復數(shù)調(diào)制符號，然后將符號的I、Q 分量（對應(yīng)復平面的實部和虛部，也就是水平和垂直方向）采用幅度調(diào)制，分別對應(yīng)調(diào)制在相互正交（時域正交）的兩個載波（ coswt 和 sinwt ）上。這樣與幅度調(diào)制（AM ）相比，其頻譜利用率將提高1 倍。 QAM 是幅度、相位聯(lián)合調(diào)制的技術(shù)，它同時利用了載波的幅度和相位來傳遞信息比特，因此在最小距離相同的條

5、件下可實現(xiàn)更高的頻帶利用率， QAM 最高已達到1024-QAM （ 1024 個樣點）。樣點數(shù)目越多，其傳輸效率越高，例如具有16 個樣點的16-QAM信號，每個樣點表示一種矢量狀態(tài)，16-QAM有16 態(tài)，每4位二進制數(shù)規(guī)定了16 態(tài)中的一態(tài)，16-QAM中規(guī)定了16 種載波和相位的組合，16-QAM的每個符號和周期傳送4 比特。QAM調(diào)制器的原理是發(fā)送數(shù)據(jù)在比特/符號編碼器（也就是串– 并轉(zhuǎn)換器）內(nèi)被分成兩路，各為原來兩路信號的1/2，然后分別與一對正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。接收端完成相反過程，正交解調(diào)出兩個相反碼流，均衡器補償由信道引起的失真，判決器識別復數(shù)信號

6、并映射回原來的二進制信號。如圖4-2 所示的是 16-QAM 的調(diào)制原理圖。作為調(diào)制信號的輸入二進制數(shù)據(jù)流經(jīng)過串– 并變換后變成四路并行數(shù)據(jù)流。這四路數(shù)據(jù)兩兩結(jié)合，分別進入兩個電平轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成兩路4 電平數(shù)據(jù)。例如，00 轉(zhuǎn)換成 -3，01 轉(zhuǎn)換成-1， 10 轉(zhuǎn)換成 1， 11 轉(zhuǎn)換成 3。這兩路 4 電平數(shù)據(jù) g1（ t）和 g2（ t）分別對載波 cos2πfct 和 sin2πfct 進行調(diào)制，然后相加，即可得到 16-QAM 信號。圖 2 16QAM 信號電平與信號狀態(tài)關(guān)系采用 QAM 調(diào)制技術(shù)，信道帶寬至少要等于碼元速率，為

7、了定時恢復，還需要另外的帶寬，要增加 15% 左右。與其他調(diào)制技術(shù)相比， QAM 編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強等優(yōu)點。但QAM 調(diào)制技術(shù)用于ADSL 的主要問題是如何適應(yīng)不同電話線路之間較大的性能差異。要取得較為理想的工作特性， QAM 接收器需要一個和發(fā)送端具有相同的頻譜和相應(yīng)特性的輸入信號用于解碼， QAM 接收器利用自適應(yīng)均衡器來補償傳輸過程中信號產(chǎn)生的失真，因此采用 QAM 的 ADSL 系統(tǒng)的復雜性來自于它的自適應(yīng)均衡器。 當對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求高過 8-PSK 能提供的上限時，采用 QAM 的調(diào)制方式。因為 QAM 的星座點比 PSK 的星座點更分散，星座點之間的距離因此更

8、大，所以能提供更好的傳輸性能。但是 QAM 星座點的幅度不是完全相同的，所以它的解調(diào)器需要能同時正確檢測相位和幅度， 不像 PSK 解調(diào)只需要檢測相位，這增加了 QAM 解調(diào)器的復雜性。QAM- 產(chǎn)生 產(chǎn)生QAM 通過載波某些參數(shù)的變化傳輸信息。在 QAM 中，數(shù)據(jù)信號由相互正交的兩個載波的幅度變化表示。 模擬信號的相位調(diào)制和數(shù)字信號的PSK 可以被認為是幅度不變、僅有相位變化的特殊的正交幅度調(diào)制。由此，模擬信號頻率調(diào)制和數(shù)字信號FSK 也可以被認為是QAM 的特例，因為它們本質(zhì)上就是相位調(diào)制。這里主要討論數(shù)字信號的QAM ，雖然模擬信號QAM 也有很多應(yīng)用

9、， 例如 NTSC 和 PAL制式的電視系統(tǒng)就利用正交的載波傳輸不同的顏色分量。類似于其他數(shù)字調(diào)制方式，QAM 發(fā)射的信號集可以用星座圖方便地表示，星座圖上每一個星座點對應(yīng)發(fā)射信號集中的那一點。星座點經(jīng)常采用水平和垂直方向等間距的正方網(wǎng)格配置，當然也有其他的配置方式。數(shù)字通信中數(shù)據(jù)常采用二進制數(shù)表示，這種情況下星座點的個數(shù)是2 的冪。常見的QAM 形式有 16-QAM 、 64-QAM 、 256-QAM 等。星座點數(shù)越多，每個符號能傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱?。但是，如果在星座圖的平均能量保持不變的情況下增加星座點，會使星座點之間的距離變小，進而導致誤碼率上升。因此高階星座圖的可靠性比低階要差。 當對

10、數(shù)據(jù)傳輸速率的要求高過 8-PSK 能提供的上限時，采用 QAM 的調(diào)制方式。因為 QAM 的星座點比 PSK 的星座點更分散， 星座點之間的距離因之更大， 所以能提供更好的傳輸性能。但是 QAM 星座點的幅度不是完全相同的，所以它的解調(diào)器需要能同時正確檢測相位和幅度，不像 PSK 解調(diào)只需要檢測相位， 這增加了 QAM 解調(diào)器的復雜性。 QAM 信號采取正交相干解調(diào)的方法解調(diào)。解調(diào)器首先對收到的QAM 信號進行正交相干解調(diào)。低通濾波器LPF濾除乘法器產(chǎn)生的高頻分量。LPF 輸出經(jīng)抽樣判決可恢復出m 電平信號x(t) 和 y(t) 。因為和取值為±1 ， ±

11、3 ，… ，± （m-l ），所以判決電平應(yīng)設(shè)在信號電平間隔的中點， 即 Ub 0，±2 ，±4 ，… ，±（ m-2）。根據(jù)多進制碼元與二進制碼元之間的關(guān)系，經(jīng)m/2轉(zhuǎn)換，可將電平信號m 轉(zhuǎn)換為二進制基帶信號x (t)和 y(t)。QAM- 特點特點1、性能 數(shù)字通信中經(jīng)常用錯誤率（包括誤符號率和誤比特率）與信噪比的關(guān)系衡量調(diào)制和解調(diào)方式的性能。下面給出一些概念的記法，以得到AWGN 信道下錯誤率的表達式：M= 星座點的個數(shù)Eb=平均比特能量Es=平均符號能量N0

12、=噪聲功率譜密度Pb=誤比特率Pbc=每個正交載波上的誤比特率Ps=誤符號率Psc=每個正交載波上的誤符號率2、矩形 QAM矩形 QAM （RectangularQAM ）的星座圖呈矩形網(wǎng)格配置。因為矩形 QAM 信號之間的最小距離并不是相同能量下最大的，因此它的誤碼率性能沒有達到最優(yōu)。不過，考慮到矩形QAM 等效于兩個正交載波上的脈沖幅度調(diào)制（PAM ）的疊加，因此矩形QAM 的調(diào)制解調(diào)比較簡單。而后面介紹的非矩形 QAM 雖然能達到略好一些的誤碼率性能，但是付出的代價是困難得多的調(diào)制和解調(diào)。最早的矩形QAM 是 16-QAM 。其原因是很容易就看得出來2-QAM 和 4-QAM 實際上是二

13、進制相移鍵控（BPSK ）和正交相移鍵控（ QPSK），而 8-QAM 則有將單數(shù)位的位分到兩個載波上的問題，8-PSK 要容易得多，因此8-QAM 很少被使用。3、非矩形 QAMQAM 本身有許多可以使用的排列。環(huán)狀8-QAM 是最佳的8-QAM ，它可以使用最低的平均能量來達到最小的歐幾里德度量。環(huán)狀的16-QAM是亞優(yōu)化的。環(huán)狀的QAM非常好地顯示出QAM與相移鍵控之間的關(guān)系。不規(guī)則QAM的錯誤率很難廣泛地給出，因為它們按其排列各不相同。雖然對一個特別的M 有最佳的、不規(guī)則的QAM ，但是人們還是使用規(guī)則的QAM ，因為它們的調(diào)制和解調(diào)要方便得多。QAM- 應(yīng)用QAM 芯片1、 QAM 分析儀 QAM 分析儀是 RF 安裝和維護的綜合解決方案，用來測試有線電視系統(tǒng)上的 DVB-C （有線數(shù)字視頻廣播） 信號。它向工程師提供精確檢驗送至用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量所需的測量功能。所有的測量都很容易接入，并以清楚的圖形顯示呈現(xiàn)測量結(jié)果。應(yīng)用：前端設(shè)備安裝和維護；系統(tǒng)檢驗；現(xiàn)場安裝和維護；調(diào)制器生產(chǎn)或驗收測試；在 6MHz 信道帶寬中的 OptJ91-調(diào)制測試；測量能力； QQAM 分析儀解調(diào)和精確測量經(jīng) DVB-C 系統(tǒng)運載的 16， 64 或 256QAM 信號。它提供新的測量度量標準，這些標準對于表征信號和查找問題都是必須的。圖形顯示器、清楚的用戶界