正交振幅调制
数字信号调制的三种基本方法
数字信号调制的三种基本方法
数字信号调制是数字通信中的重要技术之一，它将数字信息转换为模拟信号或数字信号，以便在信道中传输或存储。目前，数字信号调制有三种基本方法，分别是脉冲编码调制、正交振幅调制和频移键控调制。
1. 脉冲编码调制
脉冲编码调制（Pulse Coded Modulation，PCM）是一种将模拟
信号数字化的方法，它将连续的模拟信号离散化后通过调制器进行数字信号调制。在PCM中，原始信号通过采样、量化和编码处理后转换为数字信号。这种方法具有简单、效率高、误差小等优点，广泛应用于电话、广播、电影、电视等领域。
2. 正交振幅调制
正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）是一种将数字信号调制为模拟信号的方法。在QAM中，数字信号通过正交振幅调制器进行调制，将信号分为实部和虚部两个部分，再通过合并器合并成一个复杂信号。这种方法具有高效率、抗干扰性强等优点，被广泛应用于数字电视、无线通信、卫星通信等领域。
3. 频移键控调制
频移键控调制（Frequency Shift Keying，FSK）是一种将数字
信号调制为模拟信号的方法，它通过改变信号的频率来传输数字信息。在FSK中，数字信号通过频移键控调制器进行调制，将信号分为两个不同频率的正弦波，并通过信道传输。这种方法具有抗噪声干扰性强、
误码率低等优点，被广泛应用于蓝牙、无线电、遥控等领域。
总之，数字信号调制是数字通信中不可缺少的技术，不同的调制方法适用于不同的应用场景，我们需要选择合适的调制方式来提高通信效率和可靠性。
qam调制的原理及应用
QAM调制的原理及应用
引言
QAM (Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制) 是一种在数字通信中
广泛应用的调制技术。它利用两个正交的调制信号分别进行振幅和相位调制，极大地提高了频谱的利用率和信号传输的可靠性。本文将介绍QAM调制的基本原理，
以及在通信领域的一些应用。
QAM调制的基本原理
QAM调制的基本原理是将调制信号分解为两个正交分量信号并分别进行振幅
和相位调制。首先，将基带信号拆分为实部和虚部两个分量信号，分别记为I路和Q路。在QAM调制中，采用不同的振幅和相位变换对这两个信号进行调制，然后
将它们进行线性叠加得到最终的调制信号。
具体来说，I路和Q路信号的振幅调制可以通过改变振幅进行实现。调制过程中，将基带信号的振幅与I路信号的振幅相乘，得到I路调制信号。同理，Q路信
号也进行振幅调制。接下来，通过相位调制改变两个调制信号的相位，最后将两个调制信号进行叠加得到QAM调制信号。
QAM的优势
QAM调制在数字通信中具有许多优势，使其成为很多通信系统的首选调制方案：
•频谱效率高: QAM调制可以在有限的频带宽度内传输更多的数据，提高了信道的利用率。
•抗噪性强: 由于QAM调制利用了两个正交信号的相位差，使得接收端可以更容易地识别和纠正信道中的噪声，提高了系统的可靠性。
•通信距离远: QAM调制可以通过合理的调制方案使得信号在长距离传输中更不容易受到干扰，从而扩大了通信距离。
QAM在通信领域的应用
1. 无线通信系统中的应用
QAM调制广泛用于无线通信系统，特别是在4G和5G这样的高速移动通信中。利用QAM调制技术，可以在有限的频带宽度内传输更多的数据，实现更高的数据
第2讲 调制与解调
GMSK信号的基本特性与MSK信号 完全相同，其主要差别是GMSK信号的 相位轨迹比MSK信号的相位轨迹平滑。
图3-35 MSK信号调制器原理框图
MSK信号属于数字频率调制信号，因 此一般可以采用鉴频器方式进行解调，其 原理图如图3-38所示。
图3-38 MSK鉴频器解调原理框图
相干解调的框图如图3-39所示。
图3-39 MSK信号相干解调器原理框图
MSK信号的功率谱如图3-37所示。
图3-37 MSK信号的功率谱
图3-20 16QAM的星座图
M = 4，16，32，…，256时MQAM 信号的星座图如图3-21所示。 其中，M = 4，16，64，256 时星座 图为矩形，而M = 32，128时星座图为十 字形。
图3-21 MQAM信号的星座图
2．MQAM解调原理
MQAM信号同样可以采用正交相干解 调方法，其解调器原理图如图3-22所示。
3.4.3 高斯滤波的最小频移键控
高斯最小频移键控（GMSK）既能够 保持MSK相位连续、恒定包络的优点，还 能够满足移动通信旁瓣功率的快速衰减的 要求。
1．GMSK调制/解调的原理
GMSK信号就是在MSK调制之前， 加入一高斯低通滤波器（称为预调制滤 波器）而产生的，如图3-42所示。
图3-42 GMSK调制的原理框图
GMSK滤波器可以由B和基带符号持续时间T完全决定，因 此习惯上使用BT乘积来定义GMSK。
实验七正交振幅调制
实验七正交振幅调制
实验七正交振幅调制
一、实验目的
1、了解正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation QAM）的组成
和基本原理。
2、观察QAM和PSK信号的星座图。
二、实验原理
正交振幅调制的原理框图如图7-1所示。
图7-1
从图7-1可以看到，输入端有两个信号A和B，cosωt和sinωt是互相正交的载波。发送端形成的正交振幅调制信号为：
e0（t）=Acosωt+Bsinωt
式中cosωt项通常称为同相信号，或称I信号；sinωt项称为正交信号，或称Q信号。
若输入的基带信号为多电平时，那么便可以构成多电平正交振幅调制。16QAM 信号的产生，可以用两路正交的四电平振幅键控信号叠加而成。
QAM信号和PSK信号的振幅和初始相位关系可以用星座图表示。8QAM和8PSK 信号的星座图如图7-2所示。
图7-2
三、实验设备
1、主机TIMS-301F
2、TIMS 基本插入模块
（1）TIMS-148音频振荡器（Audio Oscillator ）（2）TIMS-153序列产生器（Sequence Generator ）（3）TIMS-425正交模块（Quadrature Utilities ）此模块集成了2个乘法器和1个加法器
（4）TIMS-422 M 进制编码器（M-level encoder ）
M 进制编码器中包含串并转换，通过前面板上的两个开关控制，可产生两路不同的输出信号i branch 和q branch 。设置方式见表7-1。 3、计算机 4、Pico 虚拟仪器
第4章-正交振幅调制
1 / Ts log2 M/Ts fN 1/ 2Ts
1 / Ts log2 M/Ts
(1)fN
MPSK信号带宽 频带利用率
2 fs
1 2
lo
g
2
M
2 fN log2 M
2(1)fN
log2 M 1
2
8.1 正交幅度调制
MPSK误码率
3
4
Pe 1
M
f ()d
M
5
6
7
MPSK误码率公式可以近似为写为：
是两个正交的振
同相分量
正交分量
幅键控信号之和
正交幅度调制(QAM) ：用两路独立的基带数字信号对两个相互正
交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用已调信号在同一带宽
内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。
正交振幅调制（QAM）是一种幅度和相位联合键控（APK）的调
制方式.
5
8.1 正交幅度调制
(-1, 1) (-1,-1)
来自百度文库
( 1, 1) ( 3, 1)
1 I路
( 1,-1) ( 3,-1)
-1
(-3,-3)
-3
(-1,-3)
-1
( 1,-3) ( 3,-3)
1
3
-3 I路
13
8.1 正交幅度调制
正交振幅调制(QAM)
二进制的数据信息，每六位一组，进行串并转换，前 后再分成并行的两组，每组三位。
QAM调制数学原理。QAM调制的表达式一般可 表示为
其中Am=dmA，Bm=emA，式中A是固定的振幅 大小，dm和em可以简单的认为是I、Q分量。 利用三角函数关系对(1)式进行变换可得
其中：Cm、θm分别是QAM调制信号在一个 码元区间内调制信号的振幅和相角大小。
多进制QAM信号产生的数学模型
输入的二进制序列经 过串/并变换器输出速 率减半的两路并行序 列， 再分别经过2电平 到L电平的变换，形成 L电平的基带信号。 还 要经过预调制低通滤 波器，形成X(t)和Y(t)， 再分别对同相载波和 正交载波相乘。 最后 将两路信号相加即可 得到QAM信号。
多进制QAM信号产生的数学模型
正交振幅调制(QAM)ห้องสมุดไป่ตู้
一、QAM的基本信息 二、QAM的调制原理 三、QAM的解调原理
正交幅度调制（QAM）是一种矢量调 制，是幅度和相位联合调制的技术， 它同时利用了载波的幅度和相位来传 递信息比特，不同的幅度和相位代表 不同的编码符号。因此在一定的条件 下可实现更高的频带利用率,而且抗 噪声能力强，实现技术简单。 因此QAM在卫星通信和有线电视网络 高速数据传输等领域得到广泛应用。
QAM的调制原理
QAM将输入比特先映射（一般采用格 雷码）到一个复平面上，通常，可以用
带通调制 基本方法
带通调制基本方法
带通调制是一种将模拟信号转换为数字信号的方法，它在通信领域中被广泛应用。带通调制的基本方法有多种，其中包括正交振幅调制（QAM）、频移键控（FSK）、调频（FM）和调相（PM）等。
1. 正交振幅调制（QAM）
正交振幅调制是一种将模拟信号转换为数字信号的调制技术。它利用正交相移键控（PSK）和正交振幅调制（ASK）的组合，将信号分解为不同的子载波，并通过改变每个子载波的振幅和相位来传输信息。QAM的信号构成是一个复杂的星座图，其中每个星点代表一种独特的信息组合。
2. 频移键控（FSK）
频移键控是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。它通过改变载波的频率来传递数字信息。在FSK中，两个不同的频率分别代表二进制的0和1。发送端通过切换不同的载波频率来发送数字信息，接收端则需要解调接收到的信号来恢复原始的数字信息。
3. 调频（FM）
调频是一种将模拟信号转换为模拟信号的调制技术。它通过改变载波的频率来传输模拟信号。在调频中，模拟信号的幅度被认为是恒定的，而载波的频率则随着模拟信号的变化而变化。这种调制技术通常用于广播电台和音频传输领域。
4. 调相（PM）
调相是一种将模拟信号转换为模拟信号的调制技术。它通过改变载波相位来传输模拟信号。在调相中，模拟信号的幅度和频率被认为是恒定的，而载波的相位则随着模拟信号的变化而变化。这种调制技术通常用于通信领域中要求较小带宽的应用，如调频电视和微波通信等。
以上是带通调制的一些基本方法。不同的调制方法适用于不同的应用场景，选择合适的调制方法能够提高信号传输的效率和质量。带通调制在现代通信领域中扮演着重要的角色，对于实现高速、高可靠性的数据传输具有重要作用。
正交振幅调制原理
正交振幅调制原理
正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）是一种先进的数字调制技术，广泛应用于无线通信、有线电视、卫星广播等领域。QAM通过在信号空间域中对振幅和相位进行调制，提高了频带利用率和抗噪声性能。本文将介绍正交振幅调制的原理，包括信号空间域、振幅调制、正交性、键控技术、网格编码、相位映射、频带效率以及抗噪声性能等方面。
1.信号空间域
信号空间域是一种描述信号的方式，将信号表示为复数形式的向量或矩阵。在QAM中，信号被表示为复数形式，实部表示幅度，虚部表示相位。在信号空间域中，每个信号点都可以用一个复数坐标表示，横轴表示实部（幅度），纵轴表示虚部（相位）。
2.振幅调制
振幅调制是一种通过改变信号幅度的幅度来传递信息的方式。在QAM中，振幅调制被用来表示信号的幅度信息。通过将信号的幅度映射到不同的振幅级别上，可以传递更多的信息。
3.正交性
正交性是指两个或多个信号在某个范围内不重叠，即它们的幅度和相位不相互干扰。在QAM中，正交性被用来表示不同信号点的幅度和相位不会相互干扰。通过保持正交性，可以避免信号间的干扰，提高频带利用率。
4.键控技术
键控技术是一种数字调制技术，通过控制信号的通断状态来传递信息。在QAM中，键控技术被用来实现相位调制。通过将相位分成不同的级别，并将每个级别映射到一个特定的键位上，可以实现相位调制。
5.网格编码
网格编码是一种将信息编码成网格形式的技术。在QAM中，网格编码被用来实现振幅和相位的同时调制。通过将振幅和相位信息编码成一个网格图案，可以实现同时传递更多的信息。
qam 调制原理
qam 调制原理
QAM调制原理
QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）是一种常用的数字
调制技术，它将两个独立的基带信号分别调制到同一载波上的正交分量上，从而实现了高效率的数据传输。
QAM调制原理的关键在于利用正交信号的叠加，在两个正交振幅调制信号中，一个负责携带实部信息，另一个负责携带虚部信息。通过改变两个信号的相对振幅和相位，可以表示不同的离散数值。这样，QAM调制就成为了一种将数字信息映
射为模拟信号的技术。
具体来说，QAM调制器接收两个独立的基带信号，分别是In-phase（I）和Quadrature（Q）信号。这两个信号经过调制器后，分别与正弦和余弦信号相乘，
产生两路正交调制的信号。然后这两路信号通过一个合并器进行相加，得到最终的QAM调制信号。
QAM调制的主要优势在于它能够在有限频带宽内传输更多的信息量。通过增
加调制符号的数量和调制的阶数，可以提高传输速率和频谱效率。例如，16-QAM
调制可以将每个调制符号表示为4位数据，相比二进制调制技术，可以实现更高的数据传输速率。
然而，QAM调制也存在一些挑战。由于信号的正交性要求较高，对信号传输
通道的要求较为严格。信号在传输过程中可能会受到噪声、衰落和失真等干扰，这可能造成调制信号的解调困难和误码率的增加。
综上所述，QAM调制原理是一种常用的数字调制技术，通过在两个正交振幅
调制信号中传输实部和虚部信息，实现了高效的数据传输。它通过增加调制符号数量和调制阶数，提高了数据传输速率和频谱效率。然而，QAM调制也面临一些挑战，对信号传输通道的要求较为严格。
第4章-正交振幅调制
对于星型16QAM，信号平均功率为
2 A2 M 2 A 2 2 2 2 p( s ) ( c d ) (8 2.61 8 4.61 ) 14.03 A n n M n1 16
20
8.1 正交幅度调制
两者功率相差 1.4dB 。一是星型 16QAM只有两个振幅值， 而方型 16QAM 有三种振幅值；二是星型 16QAM 只有 8 种相位值， 而方型 16QAM 有 12 种相位值。这两点使得在衰落信道中，星 型16QAM比方型16QAM更具有吸引力。 但方型星座QAM信号所需的平均发送功率比 QAM 星座结构 的信号平均功率小，而方型星座的 MQAM信号的产生及解调比 较容易实现，所以方型星座的 MQAM信号在实际通信中得到了 广泛的应用。
出二进制数据。
10
8.1 正交幅度调制
Xk
相乘器
相乘器
低通 滤波器
' Xk
cos 0 t
Yk
eQAM ( t )
相加器 信道
cos 0 t
低通 滤波器
Yk'
相乘器
相乘器
sin 0 t
sin 0 t
eQAM (t ) X k cos 0t Yk sin 0t
1 Xk Xk 2
1 / Ts log2 M / Ts f N 1 / 2Ts
正交振幅调制QAM与非网_2
第2章 调 制 解 调
发“+1”时：
发“-1”时：
经过相乘器和低通滤波后的输出有： 发“+1”时： 发“-1”时：
第2章 调 制 解 调
设在取样时刻，x1(t)和x2(t)对应的样点值为x1和x2， nc1(t)和nc2(t)对应的样点值为nc1和nc2，则在输入“+1”和 “-1”等概的条件下，误比特率就等于发送比特为
。
第2章 调 制 解 调
2. 二比特延迟差分检测
图 2 - 18 二比特延迟差分检测器的框 图
第2章 调 制 解 调
经LPF后的输出
式中
当2ωcTb=k(2π)(k为整数)时
第2章 调 制 解 调
如果在中频滤波器后，插入一个限幅器，则可以去掉振幅
的影响。上式中，{·}内的第一项为偶函数，在Δθ(Tb)不超 过±π/2的范围时，它不会为负。它实际上反映的是直流分量
但在小信噪比情况下，即Uc<<V(t)， 由式(2 -14)得
第2章 调 制 解 调
图 2 – 2 FM解调器的性能及门限效应
第2章 调 制 解 调
2.2 数字频率调制
2.2.1 移频键控调制(FSK)
设输入到调制器的比特流为｛an｝, an=±1, n=-∞~+∞。 FSK的输出信号形式(第n个比特区间)为
即当输入为传号“+1”时，输出频率为f1的正弦波；当输 入为空号“-1”时，输出频率为f2的正弦波。
多载波调制技术概述
多载波调制技术概述
多载波调制技术是一种通过同时将多个载波进行调制，将数字信号转换为模拟信号进行传输的技术。在数字通信系统中，通过多载波调制技术可以有效地提高信号传输的效率和带宽利用率，同时也能减少信号传输过程中的误码率，提高通信质量。
多载波调制技术主要包括正交频分复用（OFDM）、正交振幅调制（QAM）、
正交相移键控（QPSK）等技术。这些技术在数字通信系统中广泛应用，其中OFDM
技术更是在无线通信系统中得到了广泛应用，如Wi-Fi、4G、5G等。
正交频分复用（OFDM）是一种将高速数字数据流分割成多个低速子载波进行同时传输的技术。通过将子载波频率间隔设置为互不干扰的正交频率，可以有效地提高频谱利用率，并且抵抗多径效应和频率选择性衰落。这种技术不仅可以提高信号传输速率，还可以降低信号传输时的功耗，实现高效的数据传输。
正交振幅调制（QAM）是一种通过改变振幅和相位来传输数据的调制技术。QAM技术将信号分解成实部和虚部进行传输，通过改变振幅和相位的组合来表示不同的数据位，从而提高信号传输的效率和可靠性。QAM技术可以在有限的带宽内传输更多的数据，具有很高的频谱利用率。
正交相移键控（QPSK）是一种将数字信号转换为相位信号的调制技术。QPSK
技术将每个信号符号分为4个相位进行传输，每个相位代表2个比特信息。通过改变
相位的组合，可以表示不同的数字信息，从而提高信号传输效率和可靠性。QPSK技术在数字通信系统中得到广泛应用，尤其在卫星通信、光纤通信等方面有着重要的作用。
总的来说，多载波调制技术在数字通信系统中发挥着重要的作用，可以提高信号
广播电视传输信号的调制与解调技术
广播电视传输信号的调制与解调技术在广播电视传输领域，调制与解调技术是至关重要的一环。它们通
过将音视频信号转换成适合传输的信号形式，并在接收端将其恢复成
原始信号，实现了音视频的高质量传输。本文将详细介绍广播电视传
输信号的调制与解调技术。
一、调制技术
调制技术是将音视频信号转换为适合传输的电磁波信号的过程。常
见的调制技术有模拟调制和数字调制两种。模拟调制是通过改变载波
的幅度、频率或相位来传输信号。而数字调制则是将数字信号转换为
模拟信息信号的一种方式。
1.1 调幅（AM）调制技术
调幅是一种常见的模拟调制技术，它是通过改变载波的幅度来传输
信号。调幅信号的频谱是对称的，中心频率为载波频率，两侧分别有
两个边带。调幅广播在音频传输上应用较广泛，但受到抗干扰能力较
弱的限制。
1.2 调频（FM）调制技术
调频是另一种模拟调制技术，它是通过改变载波的频率来传输信号。调频信号的频谱是非对称的，中心频率为载波频率，两侧的带宽包含
了丰富的信号信息。调频广播在音频传输上具有良好的抗干扰能力，
但对带宽的需求较大。
1.3 正交振幅调制（QAM）技术
正交振幅调制是一种数字调制技术，常用于有线电视传输和数字电
视广播。它将音视频信号转换成一系列的正交信号，并通过改变振幅
和相位来传输信息。QAM技术在频谱利用率和传输容量上有较大优势，适合高质量的音视频传输。
二、解调技术
解调技术是将传输过程中经过调制的信号恢复成原始音视频信号的
过程。根据调制技术的不同，解调技术也有所区别。
2.1 调幅（AM）解调技术
调幅信号的解调相对简单，常用的解调方式是振幅检波。振幅检波
正交调制的原理和应用
正交调制的原理和应用
1. 介绍
正交调制是一种常用的无线通信技术，它在许多现代通信系统中得到广泛应用。本文将对正交调制的原理进行介绍，并探讨其在通信领域中的应用。
2. 正交调制的原理
正交调制是一种利用多个正交基函数来编码和调制信息信号的方法。它能够将
原始信号分解为不同的频率分量，并将每个分量进行独立的调制。常见的正交调制技术包括正交频分多路复用（OFDM）和正交振幅调制（QAM）。
2.1 正交频分多路复用（OFDM）
OFDM是一种将频谱分成多个互相正交的子载波的调制技术。它能够提高信号
的传输效率和抗多径干扰的能力。OFDM将信号分成多个窄带子载波进行调制，通过将多个子载波叠加传输，在频域上形成一个宽带信号。OFDM的主要优点是能够克服多径效应，提高系统的频谱效率。
2.2 正交振幅调制（QAM）
QAM是一种将信号分为振幅和相位两个独立变量的调制技术。它通过改变调
制信号的振幅和相位来表示不同的信息。QAM将基带信号分为实部和虚部两部分，分别进行调制。由于实部和虚部可以独立地调制，QAM具有较高的传输容量和抗
噪声能力。
3. 正交调制的应用
正交调制技术在现代通信系统中得到了广泛的应用，以下列举了几个常见的应
用场景：
3.1 无线通信
正交调制在无线通信领域的应用非常重要。例如，在移动通信中，OFDM被用
于LTE和Wi-Fi等无线标准中，可以提供高速数据传输和更好的抗干扰性能。QAM也常用于调制和解调无线信号，提供更高的传输速率和更高的频谱效率。
3.2 电视和广播
正交调制技术在数字电视和广播中得到了广泛应用。通过使用OFDM技术，电视信号可以以较高的频谱效率传输，提供更清晰、更稳定的图像和声音质量。
QAM浅析
QAM浅析
QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：正交振幅调制。正交振幅调制，这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。QAM是数字信号的一种调制方式，在调制过程中，同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。
产生背景
随着通信业迅速的发展，传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求，而可用频谱资源有限，不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。另外，人们亦不能满足通信单一的语音服务，希望能利用移动电话进行图像等多媒体信息的通信。但由于图像通信比电话需要更大的信道容量。高效、可靠的数字传输系统对于数字图像通信系统的实现很重要，正交幅度调制QAM是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
简介
正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。
正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。
QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。电平数m和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。
正交振幅调制
正交振幅调制
1．正交振幅调制（QAM）
（1）QAM的定义
正交振幅调制（QAM）是一种振幅和相位联合键控的调制方式。
（2）QAM的意义
改善M较大时的噪声容限。
（3）QAM的信号表达式
信号的一个码元表示为
式中，k为整数；A k和θk分别可以取多个离散值，即信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。
e k(t)可看作是两个正交的振幅键控信号之和
式中，。
（4）QAM的矢量图
图8-1 QAM信号矢量图
黑点表示每个码元的位置，并且示出它是由两个正交矢量合成的。从其矢量图看像是星座，又称星座调制。
（5）16QAM
①16QAM信号的产生方法
a．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8-2所示：
图8-2 正交调幅法
b．复合相移法
用两路独立的QPSK信号叠加，形成16QAM信号，如图8-3所示：
图8-3 复合相移法
②16QAM信号和16PSK信号性能比较
a．矢量图的比较
图8-4 16QAM和16PSK信号的矢量图
b．噪声容限的比较
第一，欧几里得距离
16QAM信号的相邻信号点间的欧几里得距离
16PSK信号的相邻点欧几里得距离
此距离直接代表着噪声容限的大小。
第二，噪声容限
在最大功率（振幅）相等的条件下，16QAM比16PSK信号的噪声容限大1.57dB；在平均功率相等条件下，16QAM比16PSK信号的噪声容限大4.12dB。
④改进的16QAM方案
图8-5 改进的16QAM的矢量图
QAM的星座形状以边界越接近圆形越好。改进的16QAM方案中星座各点的振幅分别等于±1、±3和±5。星座中各信号点的最小相位差比后者大，容许较大的相位抖动。
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《通信原理》课程设计
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二○一三～二○一四学年第一学期
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目录
第一章绪论 (4)
1．1 QAM简介 (4)
第二章正交振幅调制 (5)
2．1 MQAM信号的星座图 (5)
2. 2 QAM的调制解调原理 (6)
第三章 16QAM调制解调系统实现与仿真 (6)
3.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 (7)
3.1.1 串并转换模块 (7)
3.1.2 2/4电平转换模块 (9)
3.1.3 其余模块与调制部分的结果 (10)
3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 (11)
3.2.1 相干解调 (11)
3.2.2 4/2电平判决与毛刺消除仿真电路 (11)
3.2.3 并串转换与最终解调结果对比 (13)
第四章仿真结果分析及总结 (15)
4.1 仿真结果分析 (15)
4.2 总结 (15)
第一章绪论
1.1 QAM简介
随着现代通信技术的发展，特别是移动通信技术高速发展，频带利用率问题越来越被人们关注。在频谱资源非常有限的今天，传统通信系统的容量已经不能满足当前用户的要求。正交幅度调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势，成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。作为国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式之一，正交振幅调制（QAM）在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。
正交振幅键控是将两种调幅信号（2ask和2psk）汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I
信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。
QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。电平数m 和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。
第二章正交振幅调制
2.1 MQAM信号的星座图
正交振幅调制（QAM）是一种矢量调制，它是将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q 信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相和。这样与之作幅度调制（AM）相比，其频谱利用率高出一倍。
QAM 是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM （4QAM ）、四进制QAM （l6QAM ）、八进制QAM （64QAM ）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。目前QAM 最高已达到1024QAM 。样点数目越多，其传输效率越高。但并不是样点数目越多越好，随着样点数目的增加，QAM 系统的误码率会逐渐增大，所以在对可靠性要求较高的环境，不能使用较多样点数目的QAM 。对于4QAM ，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK 相同。
MQAM 信号表示式可写成 )sin cos (2)(t w B t w A T t S c i c i B
MQAM += 其中，Ai 和Bi 是振幅，表示为
⎭⎬⎫-±=-±=)12()12(j Bj i Ai 其中，i,j=1,2,…，L ，当L=1时，是4QAM 信号；当L=2时，是16QAM 信号；当L=4
时，是64QAM 信号。选择正交的基本信号为 ⎪⎪⎭
⎪⎪⎬⎫==t w T t t w T t c B c B sin 2)(cos 2)(21ϕϕ 在信号空间中MQAM 信号点 ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=j i ij B A S (i,j=1,2,…,L) MQAM 的星座图是一种矩形的MQAM 星座图。
MQAM 信号星座图
为了说明MQAM 比MPSK 具有更好的抗干扰能力，图2.1.2示出了16PSK 和16QAM 的星座图，这两个星座图表示的信号最大功率相等，相邻信号点的距离d1，d2分别为：
2DPSK A A d 39.016sin 21=≈π
16QAM A M d 47.01
162122=-=-≈ 结果表明，d2>d1，大约超过1.64dB 。合理地比较两星座图的最小空间距离应该是以平均功率相等为条件。可以证明，在平均功率相等条件下，16QAM 的相邻信号距离超过16PSK 约4.19dB 。星座图中，两个信号点距离越大，在噪声干扰使信号图模糊的情况下，要求分开两个可能信号点越容易办到。因此16QAM 方式抗噪声干扰能力优于16PSK 。
MQAM 的星座图除正方形外，还有圆形、三角形、矩形、六角形等。星座图的形式不同，信号点在空间距离也不同，误码性能也不同。MQAM 和MPSK 在相同信号点数时，功率谱相同，带宽均为基带信号带宽的2倍。
16QAM 即16进制正交振幅调制，它是一种振幅/相位联合键控（APK)体制。16QAM 的产生有2种方法：
（1）正交调幅法，它是有 2 路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；
（2）复合相移法：它是用2路独立的四相位移相键控信号叠加而成。16QAM 信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。故这种信号序列的第k 个码元可以表示为：
S k (t)=A k cos(w 0t+φk ) kT 式中，k=整数；A k 和φk 分别可以取多个离散值。 式(1-1)可以展开为： S k (t)=A k cos φk cosw 0t-A k sin φk sinw 0t (1-2) 令 X k =A k cos φk (1-3)