51通信原理第五十一讲.pdf

《通信原理》第五十一讲

第 9 章现代数字调制解调技术

第七章我们讨论了数字调制的三种基本方式:数字振幅调制、数字频率调制
和数字相位调制,然而,这三种数字调制方式都存在不足之处,如频谱利用率低、
抗多径抗衰落能力差、功率谱衰减慢带外辐射严重等。
为了改善这些不足,近几十年来人们不断地提出一些新的数字调制解调技
术,以适应各种通信系统的要求。例如,在恒参信道中,正交振幅调制(QAM)
和正交频分复用(OFDM)方式具有高的频谱利用率,正交振幅调制在卫星通信和
有线电视网络高速数据传输等领域得到广泛应用。而正交频分复用在非对称数字
环路 ADSL 和高清晰度电视 HDTV 的地面广播系统等得到成功应用。高斯最小
移频键控(GMSK)和π 4 DQPSK 具有较强的抗多径抗衰落性能,带外功率辐射小
等特点,因而在移动通信领域得到应用。高斯最小移频键控用于泛欧数字蜂窝移
动通信系统(GSM),π 4 DQPSK 用于北美和日本的数字蜂窝移动通信系统。
下面分别对几种具有代表性的数字调制系统进行讨论。

§ 正交振幅调制(QAM)
随着通信业务需求的迅速增长,寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数
字通信系统设计、研究的主要目标之一。正交振幅调制 QAM(Quadrature
Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式。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。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视,并进行
了广泛深入的研究。
一、 MQAM 调制原理
正交振幅调制是用两个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,利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实
9-1
现两路并行的数字信息传输。

正交振幅调制信号的一般表示式为

stMQAM ()=−∑ AgtnTtn (s )cos(ωc +ϕ n ) (-1)
n
式中,An 是基带信号幅度, − nTtg s )( 是宽度为Ts 的单个基带信号波形。

stMQAM ( )=−[∑∑ AgtnTn (s )cosϕ n ]cosωϕ c t −−[ AgtnTn (s )sin n ]sinω ct(-2)
nn
令
XAnn= cosϕn
YAnn= sinϕn
则式(-2)变为

stMQAM ()=−[∑∑ XgtnTtYgtnTn (s )]cosωc −−[n (s )]sinω ct
nn
=−X ()costtYtωc ()sinωct (-3)
QAM 中的振幅X n 和Yn 可以表示为
⎧X nn= cA
⎨(-4)
⎩YdAnn=
式中,A 、d n 、d n 决定了已调 QAM 信号
在信号空间中的坐标点。
QAM 信号调制原理图如图 9-1 所示。图中,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