毕业设计（论文）-基于MATLAB仿真QAM调制与解调的设计 (6)

2.4.3 MQAM(多电平正交振幅调制)信号的解调原理

LPFS(t)x?t?^多电平判决 L?2电平转换coswct载波恢复定时恢复Rb2 并/串转换 L?2电平转换输出sinwct LPFY?t?图2.9 MQAM解调原理方框图

^Rb多电平判决2

MQAM信号的解调器是一个正交相干解调器，其原理方框图如图2.9所示。解调器输入端的已调信号与本地恢复的两个正交载波相乘，经过低通滤波器输出两路多电平基带信号X?t?和Y?t?用门限电平为(L-1)的判决器判决后，分别恢复出两路速率为Rb/2的二进制序列，最后经并/串变换器将两路二进制序列组合为一个速率为Rb的二进制序列。

相干解调原理我们已经熟知，这里主要对经过相乘后得到的同向与正交两路相互独立的多电平基带信号X?t?和Y?t?进行判决与检测，然后还原为二进制序列。

^^^^SMQAM(t)??Xng(t?nTs)cos?ncos?ct??Yng(t?nTs)sin?nsin?ctii (2-32)

?X(t)cos?ct?Y(t)sin?ct式中，X?t???Xng(t?nTs) ，Y?t???Yng(t?nTs) ，Xn和Yn取值为

ii?1,?3,...,?(L?1)。

解调判决时，采用判决电平?m，此判决电平取在信号电平间隔的中点值，即m=0， ?2，?4，…，?(L-2)为判决电平时

若Xn>m，则Xn?m?=0；Xn m，则Yn?m?=0；Yn

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????

对16QAM，式2-32中Xn和Yn取值为?1,?3。解调时，信号电平间隔的中点值为m=0，m=?2,我们以下支路为例：若Yn>m，则Yn?m?=1；Yn

?Yn?m?=0。

对于四电平码Yn在不同电平(0，?2,)根据判决结果，Yn?0?，Yn??2?，

???Yn??2?之间的关系列于表2-1。表中a1和a2 (经串/并变换电路后，输出思路并行数据的低位)分别表示Y(t)支路的逻辑状态[8]。

表2-1 四电平判决结果

?

根据表2-1的判决结果，再按下式进行逻辑运算，即可恢复出调制解调器输入的二进制数据 。

a1=Yn?0?，a0 =Yn?0??Yn??2?+Yn??2? (2-33)

同理，根据上述原理，由上支路也可以恢复出原二进制数据。 第三章 具有矩形星座图信号的调制与解调 3.1 具有矩形星座图的信号调制与解调 3.1.1 具有矩形星座图的信号调制

输入数据序列经串/并变换分成I，Q两路，再经2L电平变换及星座图映射，形成Xk，Yk。M为了抑制已调信号的带外辐射，Xk ，Yk要通过预调制低通滤波器，再分别与相互正交的2路载波相乘，形成2路ASK调制信号，最后将2路信号相加就可得到不同幅度和相位的已调QAM输出信号。

下面详细解释这部份的实现，MQAM信号共有M个信号点，代表一个M

???? 20

进制信号集。每个符号用n=log2M个比特表示。使用矩形星座图时，2路正交信号的电平代码可分别用n/2b表示若M=16或64，n=log2M=4或6，则I，Q两路的电平代码分别用2或3 b表示，L=2.2或2.3即4或8，经2L电平转换后I，Q两路输出的值分别由0，1，2，3或0，1，2，3，4，5，6，7组成。星座图映射完成的是将由0，1，2，3或0，1，2，3，4，5，6，7组成的数字序列分别转换成由-3，-1，1，3或-7，-5，-3，-1，1，3，5，7组成的数字序列。由此可见，I路取值电平数为M，即x=±1，±3，…，±L-1。Q路的取值方法与x完全相同。 3.1.2 具有矩形星座图的信号解调

星座映射图输入比特流2-L点平转换LPF串/并转换2-L点平转换星座映星座图射图反映射多电平判决LOLPF相移900输出比特流并/串转换2-L电平转换星座图反映射LPF定时恢复星座图反映射载波恢复2-L电平转换多电平判决LPF

图2.10 16QAM(L=4)， 64QAM(L=6)调制解调原理图

将输入信号分成2路分别与本地恢复的2个正交载波相乘，经过低通滤波

器滤掉倍频分量得到x(t)，y(t)。再根据本地恢复时钟进行多电平判决，16QAM以±2，±0.5为判决电平，判决后得到一组由±1，±3组成的数据;64QAM以±6，±4，±2，±0.5为判决电平，判决后得到一组由±1，±3，±5，±7组成的数据。16QAM星座图反映射完成的是将±1，±3映射成为0，1，2，3；64QAM星座图反映射完成的是将±1，±3， ±5，±7映射成为0，1，2，3，4，5，6，7；其对应关系分别与星座图映射时相同。再经过L-2电平转换和串并变换就可以得到输出数据序列。其原理如图2.10所示。

(1) 16QAM之所以以±2，±0.5而非±2，0为判决电平，是因为在调制解调过程会产生延迟，使解调后在最初的时候产生直流，经判决后为0，这也是在看解

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调后的星座图时，最初会在原点处有点出现，一会又消失的原因；以16QAM，32QAM为例。若以±2，0为判决电平，则将会将延迟产生的直流误判为+1或-1。32QAM，64QAM，128QAM与16QAM在这一点上相同。

(2) 调制信号经信道传输过程会有能量损耗，所以在解调时应加必要的增益。

3.2 具有十字形星座图的信号的调制与解调

3.2.1具有十字形星座图的信号调制

具有十字形星座图的信号调制与具有矩形星座图的信号调制不同的是， 输入数据序列不能先进行I ， Q 分路后做星座图映射， 只能是先进行星座图映射， 然后再I ， Q 分路。否则会导致某些失量端点无法扣除， 即在32QAM 中会有 (±5， ±5) 这多余的4 个点， 在128QAM 中会有(±9， ±9) ， (±9， ±11) ， (±11， ±9) ， (±11， ±11)这多余的16 个点无法扣除。其实现如下:输入数据2 L 电平变换， L = log2M ， 对与32QAM 或128QAM 而言， L 为5 或7， 此时的输出值的范围为0，1， 2， …， 31 或0， 1， 2， …， 127 ; 32QAM 星座图映射完成将 0， 1， 2， …， 31 这32 个数字分别转换为32QAM星座图中的32 个矢量端点的坐标， 这些矢量点的实部和虚部分别由±1， ±3， ±5 组成， 但不包括 (5， 5) ， (- 5，- 5) ， (5， - 5) ， (- 5， 5) 这4 个矢量点。对于128QAM而言， 则是将 0， 1， 2， …， 127 这128 个数字分别转换为128QAM 星座图中的128 个矢量端点的坐标， 这些矢量点的实部和虚部分别由±1， ±3， ±5， ±7， ±9， ±11 组成， 但不包括 (±9， ±9) ， (±9， ±11) ， (±11， ±9) ，(±11， ±11) 这16 个矢量点。然后将得到的X k ， Y k 通过预调制低通滤波器， 再分别与相互正交的2 路载波相乘，形成2 路A SK 调制信号， 最后将2 路信号相加得到不同幅度和相位的已调QAM 输出信号。 3.2.2 具有十字形星座图的信号解调

此过程恰为调制的逆过程， 他将输入信号分成2 路分别与本地恢复的2 个正交载波相乘， 经过低通滤波器滤掉倍频分量得到x (t) ， y (t) ， 再根据本地恢复的时钟进行多电平判决， 32QAM 以±4， ±2， ±0 为判决电平， 判决后得到一组由±1， ±3， ±5 组成的数据; 128QAM 以±10， ±8， ±6， ±4， ±2， ±0 为判决电平， 判决后得到一组由±1， ±3， ±5， ±7， ±9， ±11 组成的数

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据1然后进行I ， Q 合路以形成星座图; 32QAM 星座图反映射完成的是将32 个矢量端点分别映射成为 0， 1， 2， …， 31 起对应关系， 与映射时相同; 128QAM 星座图反映射完成的是将128 个矢量端点分别映射成为 0， 1， 2， …， 127 起对应关系， 与映射时相同; 再经过2-L电平转换和串并变换就可以得到输出数据序列。其原理如图2.11所示。此外，32QAM 或128QAM 也可以用与16QAM 或64QAM 相同的解调方法[9]。

I输入比特流LPF2-L电平转换星座图映射QLOLPF相移900输出比特流2-L电平转换I星座图反映射Q多电平判决LPF定时恢复载波恢复多电平判决LPF

图2.11 32QAM(L=5)，128QAM(L=7)调制解调原理图

6E-21E-21E-31E-41E-51E-66810121416182022

图2.12 64QAM在加性高斯白噪声条件下的误码率

32QAM或128QAM调制解调原理如图2.11所示。此外，32QAM或128QAM也可以用与16QAM或64QAM相同的解调方法。

3.3 结语

多进制正交振幅调制(MQAM)是在中、大容量数字微波通信系统大量使用的一种载波键控方式。MQAM是对载波的振幅和相位同时进行调制的一种复合的

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