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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(hào)的同相分量和正交分量之間的相互關(guān)系使得信號(hào)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(hào)在信號(hào)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(hào)相加就可以得到已調(diào)輸出信號(hào)y t 在接收端 輸入信號(hào)與本地恢復(fù)的兩個(gè)正交載波信號(hào)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(duì)于QAM調(diào)制而言 如何設(shè)計(jì)QAM信號(hào)的結(jié)構(gòu)不僅影響到已調(diào)信號(hào)的功率譜特性 而且影響已調(diào)信號(hào)的解調(diào)及其性能 因而研究QAM的星座圖來設(shè)計(jì)信號(hào)的結(jié)構(gòu)顯得十分重要 對(duì)應(yīng)于各種可能的符號(hào)數(shù)M 有兩種不同的QAM星座圖 當(dāng)每個(gè)符號(hào)對(duì)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(hào)對(duì)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(hào)對(duì)應(yīng)于偶數(shù)個(gè)比特時(shí) 有其中 L為正整數(shù) 對(duì)于具有正方形星座圖QAM 有序坐標(biāo)對(duì)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(hào)空間如圖 方形QAM 4QAM 16QAM 64QAM 對(duì)于方形QAM 它可以看成是兩個(gè)脈沖振幅調(diào)制信號(hào)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(hào)對(duì)應(yīng)于奇數(shù)個(gè)比特的M進(jìn)制QAM信號(hào) 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(hào)對(duì)應(yīng)與n比特的信號(hào)星座圖首先給出每個(gè)符號(hào)對(duì)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(hào)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(hào)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(duì)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(duì)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(hào) 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(hào)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)