通信原理及SystemView仿真测试第8章新型数字带通调制技术

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1、8.1正交振幅调制及仿真8.2最小频移键控和高斯最小频移键控及仿真8.3正交频分复用及仿真8.4仿真实训第8章新型数字带通调制技术1.QAM的调制和解调所谓正交幅度调制，是用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行调幅的双边带调制，然后将已调信号加在一起进行传输或发射。它是一种振幅和相位联合键控，其表达式为(8-1)8.1正交振幅调制及仿真式中：k为表示进制的整数；sk(t)为联合键控信号的一个码元；Ak、θk为多个离散值。将式(8-1)展开整理，得(8-2)令Xk=Akcosθk,Yk=－Aksinθk则(8-3)由式

2、(8-3)可以看出，QAM信号可以看成是两个正交的振幅键控信号之和，mI(t)为同相信号，mQ(t)为正交信号。由于在其矢量图平面上分布如星座，故QAM调制又称星座调制。其调制和解调原理框图分别如图8-1和8-2所示。为了抑制已调信号的带外辐射，该M电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器。图8-1QAM调制原理框图图8-2QAM解调原理框图在式(8-1)中，当Ak取±A，θk取±π/4时，此时的QAM信号就是上一章讲的QPSK信号，它是一种最简单的QAM信号，如图8-3所示。目前研究较多的是16QAM(十六进制的QAM信号)，其星座

3、图如图8-3所示。类似地，还有64QAM、256QAM。图8-3QAM信号矢量图下面以16QAM为例说明整个过程，其表达式为(8-4)用4个二进制符号{a1a2b1b2}就可以表示出16个数，其星座图的编码规则为(1)任意相邻两点的编码的码距(不同位的个数)为1；(2)横坐标相同的点其a1a2编码必相同，纵坐标相同的点其b1b2编码必相同。　　利用上述规律进行相量分解，任意一个矢量都可以分解成振幅为1V或3V同相分量和正交分量之和，如图8-4所示，且进制M与振幅个数L之间的关系为(8-5)a1a2(或b1b2)与同相或正交分量

4、振幅之间的关系如表8-1所示。表8-1a1a2与同相分量振幅之间的关系16QAM的产生方法有两种。(1)正交调幅法：用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号，如图8-4所示。(2)复合相移法：用两路独立的QPSK信号叠加，形成16QAM信号，如图8-5所示。　　图中虚线大圆内的4个大黑点表示第一个QPSK信号矢量的位置。在这4个位置上可以叠加第二个QPSK矢量，后者的位置用虚线小圆上的4个小黑点表示。图8-4正交调幅法产生16QAM信号图8-5复合相移法产生16QAM信号为了比较16QAM信号和16PSK信号的性

5、能，我们将把它们的星座图画在一起。在最大振幅相等的情况下，16QAM和16PSK的星座图如图8-6所示。图8-616QAM和16PSK的星座图设最大振幅为A,则16QAM最小码距d1和16PSK中的相邻码距d2分别为(8-6)此距离代表噪声容限的大小，由上式可知，在振幅(最大功率)相等的情况下，16QAM的噪声容限高于16PSK。2.QAM的仿真根据上面的原理，其SystemView仿真模型如图8-7所示图8-716QAM的SystemView调制解调图其输出结果如图8-8和图8-9所示图8-816QAM相干解调输出信号图8-91

6、6QAM的星座图8.2.1最小频移键控　　由前面的QPSK信号调制知识可以得到，当相位跳变所引起的角频率(相位对时间的变化率)大时，会造成信号功率谱的扩散，增大了旁瓣分量，会对邻近频道信号产生干扰。为了使旁瓣的功率谱衰减加快，信号的相位就不能发生突变，即相位与时间之间是连续的，最小频移键控(MSK，Minimum-shiftkeying)的思想就是因此而产生的。8.2最小频移键控和高斯最小频移键控及仿真1.MSK的调制和解调MSK是一种二进制相位连续的特殊的2FSK调制技术。MSK的包络恒定、误比特率低、频谱利用率高，故它是一

7、种高效的调制方法，特别适合于无线移动通信系统。　　假定发“1”对应的角频率为ω1，发“0”对应的角频率为ω2，则MSK信号可以表示为(8-7)1)调制指数　　下面我们分析一下f1、f2与fc、fs的关系。为了得到这个关系，需要对总的相角求导，即(8-8)所以(8-9)最小频差(8-10)调制指数(8-11)2)MSK是一种频差最小的正交调制方式　由前面的知识可知,2FSK调制中两信号的相关系数为(8-12)当调制指数为0.5时f1－f2=±0.5fs(8-13)此时sin［2π(f2－f1)Ts］=sin［±π］=0s

8、in4πfcTs=sin4πfcTs=sin［kπ］=0，

9、k

10、>1即ρ=04πfcTs=kπ可得(8-14)就是说，载波频率取四分之一码元速率的整数倍。　　由此可知，当调制指数为0.5时，是最小满足正交条件的，所以MSK是一种频