数字带通传输系统教案第七章

1.振幅相位联合键控（APK）2.正交调制模型3.正交振幅调制信号的表示4.16QAM产生方法5.QAM信号和PSK信号的性能比较6.16QAM实例7.例题7.10新型数字带通调制技术-正交振幅调制QAM第一页1第二页，共19页。振幅相位联合键控（APK）振幅相位联合键控（APK）--振幅和相位都有几种取值。APK信号的一般表达式：

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可见APK可以看作两个正交调制信号之和。第二页2第三页，共19页。正交调制模型两个独立的正交双边带振幅调制之和。对两个相互正交的同频率载波进行双边带调制，合成起来就得到正交双边带调制信号。第三页3第四页，共19页。正交调制的多种形态当Q(t)和I(t)是模拟信号，且Q(t)是I(t)的希尔伯特变换时，正交调制就变成了单边带调制。当Q(t)和I(t)是数字基带信号，且Q(t)与I(t)的取值为多幅度--即多电平时，就构成正交振幅调制(QAM--QuadratureAmplitudeModulation)

QAM当Q(t)和I(t)是数字基带信号，且Q(t)与I(t)的取值为±1时，此时的4QAM就是QPSK。第四页4第五页，共19页。正交振幅调制(QAM--QuadratureAmplitudeModulation)信号的表示信号的一个码元可以表示为 式中，k=整数；Ak和

k分别可以取多个离散值。 上式可以展开为 令Xk=Akcos

kYk=-Aksin

k

则信号表示式变为

Xk和Yk也是可以取多个离散值的变量。sk(t)是两个正交的振幅键控信号之和--正交振幅调制(QAM)第五页5第六页，共19页。QAM矢量图--4QAM若：

k--取

/4和-

/4，Ak--取+A和-A，则：Xk和Yk--取±(√2/2)--±1(归一化），4QAM信号--两个幅度为±1的正交振幅键控信号之和4QAM就成为QPSK--QPSK信号是一种QAM信号

Xk=Akcos

kYk=-Aksin

k第六页6第七页，共19页。16QAM矢量图是两路四个幅度的正交振幅键控信号之和第七页7第八页，共19页。64QAM和256QAM矢量图64QAM是两路八个幅度的正交振幅键控信号之和256QAM是两路十六个幅度的正交振幅键控信号之和

64QAM信号矢量图

256QAM信号矢量图第八页8第九页，共19页。16QAM产生方法--正交调幅法两路独立的正交4ASK信号叠加第九页9第十页，共19页。16QAM产生方法--复合相移法两路独立的QPSK（大圆和小圆）信号叠加AMAM第十页10第十一页，共19页。16QAM信号和16PSK信号的性能比较在平均功率相等条件下：16PSK信号的平均功率（振幅）就等于其最大功率（振幅）；16QAM信号，在等概率条件下，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信号的噪声容限大4.12dB。在最大功率（振幅）相等的条件下：最大振幅AM相等，16PSK信号的相邻矢量端点的欧氏距离

16QAM信号的相邻点欧氏距离d2超过d1约1.57dBd2和d1的比值

代表这两种体制

的噪声容限之比AM

d2(a)16QAMAM

d1(b)16PSK第十一页11第十二页，共19页。QAM信号和PSK信号的性能比较QAM比PSK信号的抗噪声能力更好。二者的信号带宽相同，频带利用率相同。第十二页12第十三页，共19页。一种用于调制解调器的传输速率为9600b/s的16QAM方案，其载频为1650Hz，信道带宽为2400Hz，滚降系数为10％。(a)传输频带(b)16QAM星座1011100111101111101010001100110100010000010001100011001001010111A240016QAM实例第十三页13第十四页，共19页。例7.10-1采用4PSK或4QAM调制传输2400b/s数据：(1)最小理论带宽是多少？(2)若传输带宽不变，而比特率加倍，则调制方式应如何改变？解：(1)M=4，Rb=2400b/s,RB=Rb/log2M=1200Baud;

BMPSK=2B基，（B基）min=RB/2=600Hz(时，理论上最小，为乃奎斯特带宽)最小理论带宽是：BMPSK=2B基=2×RB/2=RBB4PSK=1200Hz(2)若BMPSK=1200Hz不变，Rb=4800b/s(加倍)，最小理论带宽BMPSK=RB,RB=BMPSK=1200log2M=Rb/RB=4800/1200=4,M=24=16,应采用16QPSK本例说明：在传输带宽不变的情况下，增加进制数可以提高信息速率第十四页14第十五页，共19页。例7.10-2采用2PSK调制传输2400b/s数据：最小理论带宽是多少？解：M=2，Rb=2400b/s,RB=Rb=2400Baud;最小理论带宽是：B2PSK=RB=2400Hz本例说明：在相同信息速率下，增加进制数可以减小带宽，减小码元速率，提高频带利用率比较：例7.10-1中采用4PSK调制，所需带宽B4PSK=1200Hz,是二进制的一半。第十五页15第十六页，共19页。例7.10-3采用MPSK调制传输9600b/s数据：(1)若M=4，最小理论带宽是多少？(2)若传输带宽为2400Hz，M=？解：(1)M=4，Rb=9600b/s,RB=Rb/log2M=4800Baud;最小理论带宽是：BMPSK=RBB4PSK=4800Hz(2)若BMPSK=2400Hz，最小理论带宽BMPSK=RB,RB=BMPSK=2400log2M=Rb/RB=9600/2400=4,M=24=16,应采用16QPSK或16QAM。第十六页16第十七页，共19页。例7.10-4采用16PSK调制传输9600b/s数据：(1)若基带信号频谱采用余弦滚降信号，滚降系数为