《通信原理》之数字调制新技术

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1、指导教师:杨建国二零零七年十一月指导教师:杨建国二零零八年三月通信原理第十二章数字调制新技术12.1正交振幅调制(QAM)12.2交错正交相移键控(OQPSK)12.3最小频移键控(MSK)12.4正弦频移键控(SFSK)12.5平滑调频(TFM)12.6高斯滤波的最小频移键控(GMSK)12.7无码间串扰和相位抖动的正交相移键控(IJF－OQPSK)12.1正交振幅调制(QAM)正交振幅调制的一般表达式为(12-1)12.1.1QAM调制解调原理(12-2)式中,Tb为码元宽度，Am和Bm为离散的振幅值

2、，m=1,2,…,M,M为Am和Bm的个数。由上式可以看出，已调信号是由两路相互正交的载波叠加而成的，每路载波被一组离散的振幅{Am}、{Bm}所调制，故称这种调制方式为正交振幅调制。其振幅Am和Bm可以表示成式中,A是固定的振幅，与信号的平均功率有关。(dm,em)表示QAM调制信号矢量端点在信号空间的坐标，由输入数据决定。QAM的调制和相干解调的原理方框图如图7-47所示。在调制器中，输入数据经过串/并变换分成两路，再分别经过二电平到L电平的变换，形成Am和Bm。为了抑制已调信号的带外辐射，Am和Bm

3、要通过预调制低通滤波器;再分别与相互正交的两路载波相乘，形成两路ASK调制信号;最后将两路信号相加就可以得到不同的幅度和相位的已调QAM输出信号y(t)。图12-1QAM调制解调原理方框图(a)QAM调制方框图；(b)QAM解调方框图在解调器中，输入信号分成两路分别与本地恢复的两个正交载波相乘，经过低通滤波器、多电平判决和L电平到二电平转换，再经过并/串变换就得到了输出数据序列。图12-2给出了四电平QAM的调制解调原理框图中各点的基本波形。从4QAM的调制解调过程可以看出，系统可在一路ASK信号频率

4、带宽的信道内完成两路信号的同时传输。所以，利用正交载波调制技术传输ASK信号，可使频带利用率提高一倍，达到2b/(s·Hz)。如果将其与多进制或其他技术结合起来，还可进一步提高频带利用率。图12-24QAM调制解调时图12-1中各点波形12.1.2QAM的星座图信号矢量端点的分布图称为星座图。以十六进制调制为例，采用16PSK时，其星座图如图12-3(a)所示。若采用振幅与相位相结合的16个信号点的调制，两种可能的星座如图12－3(b)、(c)所示，其中，图12-3(b)为正交振幅调制，记作16QAM；

5、图12-3(c)是话路频带(300～3400Hz)内传送9600b/s的一种国际标准星座图，常记作16APK。QAM信号的结构不是惟一的。例如，在给定信号空间中的信号点数目为M=8时，要求这些信号点仅取两种振幅值，信号点之间的最小距离为2A的情况下，几种可能的信号空间如图12-4所示。图12-316PSK、16QAM和16APK星座图(a)16PSK;(b)16QAM;(c)16APK图12-48QAM的信号空间在所在信号点等概率出现的情况下，平均发射信号功率为(12-3)图12-4(a)～(d)中的

6、平均功率分别为6A2、6A2、6.83A2和4.73A2。因此，在信号功率相等的条件下，图12-4(d)中的最小信号距离最大，其次为图12-4(a)和图12-4(b)中的，图12-4(c)中的最小。图12-4(d)中的最小信号距离比图12-4(a)和图12-4(b)中的大1dB，比图12-4(c)的大1.6dB。对于M=16来说，若要求最小信号空间距离为2A，则有多种分布形式的信号空间。两种具有代表意义的信号空间如图12-5所示。在图12-5(a)中，信号点的分布成方型，故称之为方型QAM星座，它也被称

7、为标准型QAM。在图12-5(b)中，信号点的分布成星型，故称之为星型QAM星座。利用式(12-3)，可得这两种形式的信号平均功率为Pav=(A2/16)(4×2+8×10+4×18)=10A2方型QAM(12-4)星型QAMPav=(A2/16)(8×2.612+8×4.612)=14.03A2(12-5)图12-6MQAM星座图假设已调信号的最大幅度为1，不难算出MPSK时星座图上信号点的最小距离为而MQAM时，若星座为矩形，则最小距离为(12-6)(12-7)当信号的平均功率受限时，MQAM的优点

8、更为显著，因为MQAM信号的峰值功率与平均功率之比为由式(12-6)及(12-7)可知，当M=4时，d4PSK=d4QAM。事实上，4PSK与4QAM的星座图相同。但当M>4时，例如M=16，则可算出d16PSK=0.39,d16QAM=0.47。d16QAM>d16PSK，这说明16QAM的抗干扰能力优于16PSK。(12-8)对16QAM来说,L=4,所以k16QAM=1.8。至于16PSK信号的平均功率就等于它的最大功