QAM正交幅度調制

1、QAM 正交幅度調制QAM所屬分類： 無線電 電子學 移動通信 通信 通信技術提問 添加摘要 QAMQAM ( Quadrature Amplitude Modulation )：正交振幅調制。正交振幅調制，這是近年來被國際上移動通信技術專家十分重視的一種信號調制方式。 QAM 是數字信號的一種調制方 同的數字比特編碼，把多進制與正交載波技術結合起來，進式，在調制過程中，同時以載波信號的幅度和相位來代表不步提高頻帶利用率。 目錄 隱藏 1 簡介2 原理產生特點應用相關詞條參考資料QAM- 簡介圖14QAM 、16QAM 星座圖、64QAM 星座圖 正交調幅是

2、一種將兩種調幅信號匯合到一個信道的方法，因 此會雙倍擴展有效帶寬。正交調幅被用于脈沖調幅，特別是在無線網絡應用。正交調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， 來自積分術語） 。一個信號叫 I 信號，另個信號叫 Q 信號。從數學角度將，個信號可以表示成正弦，另一個表示成余弦。兩種被調制的載波在發(fā)射時已被混和。到達目的地后，載波被分離，數據被分別提取然后和原始調 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幅，利用這種已調信號的頻譜在同 帶寬內的正交性，實現(xiàn)兩路并行的數字信息的傳輸。該調制 方式通常有二進制 QAM（ 4QAM ）

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

4、是 QAM的特例，因為它們本質上就是相位調制。這里主要討論數字信號的 QAM ，雖然模擬信號 QAM 也有很多應用， 例如 NTSC 和 PAL 制式 是一種矢量調制，將輸入比特先映射（一般采用格雷碼）到的電視系統(tǒng)就利用正交的載波傳輸不同的顏色分量。QAM個復平面（星座）上，形成復數調制符號，然后將符號的I、 Q 分量（對應復平面的實部和虛部，也就是水平和垂直方向）采用幅度調制，分別對應調制在相互正交（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 調制的技術，它同時利用了載波的幅度和相位來傳遞信息比特

5、，因此在最小距離相同的條件下可實現(xiàn)更高的頻帶利用率， QAM 最高已達到 1024-QAM1024 個樣點）。樣點數目越多，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 調制器的原理是發(fā)送數據在比特 /符號編碼器（也就是串– 并轉換器）內被分成兩路，各為原來兩路信號的1/2，然后分別與一對正交調制分量相乘，求和后輸出。接收端完成相反過程，正交解調出兩個相反碼流，

6、均衡器補償由口號。信道引起的失真，判決器識別復數信號并映射回原來的二進 制信號。如圖 4-2 所示的是 16-QAM 的調制原理圖。作為調 制信號的輸入二進制數據流經過串 – 并變換后變成四 路并行數據流。這四路數據兩兩結合，分別進入兩個電平轉 換器，轉換成兩路 4 電平數據。例如， 00 轉換成 -3，01 轉換 成-1，10 轉換成 1，11 轉換成 3。這兩路 4 電平數據 g1（t）和 g2 (t)分別對載波 cos2πfct 和 sin2πfct 進行調制，然后相加，即可得到16-QAM 信號。圖 2 16QAM 信號電平與信號

7、狀態(tài)關系 采用 QAM 調制技術，信道帶寬至少要等于碼元速率，為了 定時恢復，還需要另外的帶寬，要增加 15% 左右。與其他調 制技術相比， QAM 編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強等優(yōu)點。但 QAM 調制技術用于 ADSL 的主要問題是如何 適應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特性的輸入信號用于解碼， QAM 接收器利用自適應均衡器來補償傳輸過程中信號產生的失真，因此采用QAM的 ADSL 系統(tǒng)的復雜性來自于它的自適應均衡器。當對數據傳輸速率的要求高過 8-PSK 能提供的上限時，采用QAM 的調制方式。因為

8、 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，所以它的解調器需要能同時正確檢測相位和幅度， 不像 PSK 解調只需要檢測相位，這增加了 QAM 解調器的復雜性。QAM- 產生 產生QAM 通過載波某些參數的變化傳輸信息。 在 QAM 中，數據信號由相互正交的兩個載波的幅度變化表示。模擬信號的相位調制和數字信號的 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制。由此，模擬信 頻率調制和數字信號 FSK 也可以被認為是 QAM 的特例， 因為它們本質上就

9、是相位調制。這里主要討論數字信號的QAM ，雖然模擬信號QAM 也有很多應用， 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。類似于其他數字調制方式， 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發(fā)射信號集中的 那一點。星座點經常采用水平和垂直方向等間距的正方網格 配置，當然也有其他的配置方式。數字通信中數據常采用進制數表示，這種情況下星座點的個數是2 的冪。常見的QAM 形式有 16-QAM 、 64-QAM 、 256-QAM 等。星座點數 越多，每個符號能傳輸的信息量就越大。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，

10、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。 當對數據傳輸速率的要求高過 8-PSK 能提 供的上限時，采用 QAM 的調制方式。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，所以它的解調器需要能同時正確檢測相位和幅度， 不像 PSK 解調只需要檢測相位， 這增加了 QAM 解調器的復 雜性。 QAM 信號采取正交相干解調的方法解調。解調器首 先對收到的 QAM 信號進行正交相干解調。低通濾波器 LPF濾除乘法器產生的高頻分量。 LPF 輸出經抽樣

11、判決可恢復出m電平信號x(t)和y(t)。因為和取值為 ±1 , ±3 ,… ，± (m-l )，所以判決電平應設在信號電平間m/2隔的中點，即 Ub = 0, ±2 , ±4 , … , ±(m-2)。根據多進制碼元與二進制碼元之間的關系，經轉換，可將電平信號 m 轉換為二進制基帶信號 x，(t)和 y/(t)。QAM- 特點特點1 、性能 數字通信中經常用錯誤率(包括誤符號率和誤比特率)與信 噪比的關系衡量調制和解調方式的性能

12、。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Eb=平均比特能量Es=平均符號能量N0 =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=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制（ PAM）的疊加，因此矩形 QAM 的調制解調比較簡單。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

13、付出的 代價是困難得多的調制和解調。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實際上是二進制相移鍵控（BPSK）和正交相移鍵控（QPSK）,而8-QAM則有將單數位的位分到兩 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

14、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 ，因為它們的調制和解調要方便得多。QAM- 應用QAM 芯片1、 QAM 分析儀 用來測試有QAM 分析儀是 RF 安裝和維護的綜合解決方案， 線電視系統(tǒng)上的 DVB-C （有線數字視頻廣播） 信號。它向工 程師提供精確檢驗送至用戶業(yè)務質量所需的測量功能。所有 的測量都很容易接入，并以清楚的圖形顯示呈現(xiàn)測量結果。應用： 前端設備安裝和維護； 系統(tǒng)檢驗； 現(xiàn)場安裝和維護； 調制器生產或驗收測試； 在 6MHz 信道帶寬中的 OptJ91- 調制測試； 測量能力； QQAM 分析儀解調和精確測量經 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