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M QAM通信系統(tǒng)及MATLAB仿真 幅度 相位混合調(diào)制方案 在M進(jìn)制的PSK系統(tǒng)中 調(diào)制信號的同相分量和正交分量之間的相互關(guān)系使得信號保持恒定 這從信息點(diǎn)的圓形星座中可以清楚的看出 如果取消恒定的約定 同相分量和正交分量就能夠彼此獨(dú)立 從而得到一種新的調(diào)制方式 及M進(jìn)制QAM 正交振幅調(diào)制是二進(jìn)制的PSK 四進(jìn)制的QPSK的進(jìn)一步的推廣 通過相位和振幅的聯(lián)合控制 可以得到更高頻譜效率的調(diào)制方式 QAM的一般表達(dá)式其中0 t Ts 上式由兩個(gè)相互正交的載波構(gòu)成 每一個(gè)載波被一組離散的振幅 Am Bm 所調(diào)制 所以這種調(diào)制方式為正交振幅調(diào)制 式中Ts為碼元寬度 m 1 2 M M為Am和Bm的電平數(shù) QAM中的振幅Am和Bm 可以表示成 Am dmA Bm emA式中 A是固定的振幅 dm em 決定已調(diào)QAM信號在信號空間中的坐標(biāo)點(diǎn) QAM的調(diào)制和相干解調(diào) QAM的調(diào)制和相干解調(diào)如圖一 在調(diào)制端 輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過串 并變換后分為兩路 分別經(jīng)過2電平到L電平的變換 形成Am和Bm 之后Am和Bm經(jīng)過調(diào)制低通濾波器 與相互正交的各路載波相乘 最后將兩個(gè)信號相加就可以得到已調(diào)輸出信號y t 在接收端 輸入信號與本地恢復(fù)的兩個(gè)正交載波信號相乘以后 經(jīng)過低通濾波器 多電平判決 L電平到2電平變換 再經(jīng)過并 串變換就得到輸出數(shù)據(jù) QAM的星座圖 對于QAM調(diào)制而言 如何設(shè)計(jì)QAM信號的結(jié)構(gòu)不僅影響到已調(diào)信號的功率譜特性 而且影響已調(diào)信號的解調(diào)及其性能 因而研究QAM的星座圖來設(shè)計(jì)信號的結(jié)構(gòu)顯得十分重要 對應(yīng)于各種可能的符號數(shù)M 有兩種不同的QAM星座圖 當(dāng)每個(gè)符號對應(yīng)于偶數(shù)個(gè)比特時(shí) 星座圖是正方形的 當(dāng)每個(gè)符號對應(yīng)于奇數(shù)個(gè)比特時(shí) 星座圖是十字行的 QAM正方形星座圖 當(dāng)每個(gè)符號對應(yīng)于偶數(shù)個(gè)比特時(shí) 有其中 L為正整數(shù) 對于具有正方形星座圖QAM 有序坐標(biāo)對通常構(gòu)成一個(gè)正方形的矩陣 在實(shí)際中 常用的一種QAM信號空間如圖 方形QAM 4QAM 16QAM 64QAM 對于方形QAM 它可以看成是兩個(gè)脈沖振幅調(diào)制信號之和 因此利用脈沖振幅調(diào)制的分析結(jié)果 可以得到M進(jìn)制QAM的誤碼率為 QAM星型星座圖 為了改善方型QAM的接收性能 還可以采用星型的QAM星座 將十六進(jìn)制方型QAM和十六進(jìn)制星型QAM進(jìn)行比較 可以發(fā)現(xiàn)星型QAM的振幅環(huán)由方型的3個(gè)減少為2個(gè) 相位由12種減少為8種 QAM十字形星座圖 為產(chǎn)生每個(gè)符號對應(yīng)于奇數(shù)個(gè)比特的M進(jìn)制QAM信號 需要采用十字形星座圖 如圖所示 按下述步驟構(gòu)造出每個(gè)符號對應(yīng)與n比特的信號星座圖首先給出每個(gè)符號對應(yīng)與n 1比特的QAM正方形星座圖其次通過在各邊都增加2n 3個(gè)符號來拓展QAM正方形星座圖拓展時(shí) 忽略正方形的四角與QAM正方形星座圖不同的是 QAM十字形星座圖不能表示為一個(gè)PAM星座圖與其自身的笛卡爾積 具有十字形星座圖的M進(jìn)制QAM的符號差錯(cuò)概率Pe比較復(fù)雜 其計(jì)算公式如下其中很大 這與正方形星座圖對應(yīng)的表達(dá)式是基本一致的 只是在星座圖的每一維都包含有額外的0 5bit 還有 對于QAM十字形星座圖是無法很好的進(jìn)行格雷編碼的 M QAM的matlab仿真 仿真程序如下 fs 128e3 fc 20e3 M 16 type of mod qam Down samp 2 test data my speech wav siz wavread test data size data fcar wavread test data x data coulnmtorowvectorconversionsound x fcar tfplot x fs Voice speechsignal s data round M 1 2 x 1 y1 my qammod s data M y awgn y1 20 z my qamdemod y M z1 z M 1 2 M orig sp my rrcosflt z1 fcar fs 22 3 fs sound orig sp fcar scale modnorm y peakpow 1 y scale y Scaletheconstellation scatterplot y Plotthescaledconstellation gridon M QAM在有線電視網(wǎng)的應(yīng)用 目前應(yīng)用的比較廣泛的是基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的CableModem系統(tǒng) 其基本架構(gòu)如圖所示 有線電視網(wǎng)絡(luò)通過CableModem終端系統(tǒng) CMTS 與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接 在這種工作模式下 CableModem通過正交調(diào)幅 QAM 的方式調(diào)制解調(diào)信號 通過有線電視同軸電纜上和下載數(shù)據(jù) 這種技術(shù)實(shí)際上是從有線電視同軸電纜的模擬信號帶寬中分離出6MHz作為載頻建立下行通道 根據(jù)采用的調(diào)制方式的不同以不同的速度傳輸數(shù)據(jù) CableModem一般采用的是64 QAM和256 QAM兩種調(diào)制方式 其特性如表 由此可以看出這種工作模式其本質(zhì)就是利用現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)帶寬來傳遞互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 在這種模式下工作時(shí) CableModem終端系統(tǒng) CMTS 在整個(gè)系統(tǒng)中起到非常重要的作用 它不但是CableModem的控制中心 而且它還是有線電視網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的接口部分 用戶通過CMTS與互連網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù) 這種工作方式所帶來的好處是顯而易見的 有線電視用戶不用鋪設(shè)新的數(shù)據(jù)通道 利用現(xiàn)有的有線電視線路 即可以與互連網(wǎng)絡(luò)交互數(shù)據(jù)