超高階調(diào)試技術(shù)的研究綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u4568超高階調(diào)試技術(shù)的研究綜述 1139311.1關(guān)于調(diào)制的概述 1193201.1.1調(diào)制的意義 1245591.1.1三種基本的數(shù)字調(diào)制 2214751.2超高階QAM調(diào)制的理論研究 280481.1.1QAM調(diào)制的原理 3215691.1.1超高階QAM調(diào)制系統(tǒng)模型 316181.3超高階QAM調(diào)制與解調(diào) 4311681.3.1超高階QAM的星座圖映射 4207391.3.2超高階QAM的誤碼率曲線 51.1關(guān)于調(diào)制的概述1.1.1調(diào)制的意義通信系統(tǒng)中的信源對信息傳輸進行處理后，將原始信息以電信號的形式傳輸?shù)絺鬏斣O(shè)備，調(diào)制的目的是使原始電信號適合于當前的信號傳輸；調(diào)制方法包括根據(jù)基帶信號的修正律改變載波參數(shù)；調(diào)制的作用是進行頻譜變換，適用于信道傳輸和復(fù)用，提高信號抗干擾能力，提高通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性，調(diào)制方式分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制是指利用載波的幅度、相位和頻率對調(diào)制信號進行調(diào)制，數(shù)字調(diào)制是以數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)為標志的調(diào)制方式，是當今世界上不可缺少的重要通信方式。數(shù)字TEM調(diào)制提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，降低了信道損耗，提高了信息傳輸?shù)陌踩?，相位變換鍵控（PSK）和相位多相位變換鍵控（MPSK）。但是在通信中，F(xiàn)IM要實現(xiàn)更高的傳輸速率和效率，傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制很難實現(xiàn)。而正交幅度調(diào)制（QAM）可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸效率和頻譜利用率。本文采用QAM調(diào)制方式。QAM調(diào)制的本質(zhì)是將2ASK和2PSK結(jié)合起來，得到雙倍的帶寬，QAM調(diào)制技術(shù)采用兩條獨立的基線來抑制兩個頻率相同、相位正交的傳輸線，然后將調(diào)制后的電磁信號疊加在一起傳輸，以獲得更高的頻譜效率。1.1.1三種基本的數(shù)字調(diào)制ASK是幅度調(diào)制的一種形式，它將數(shù)字數(shù)據(jù)表示為載波的幅度變化。在應(yīng)用系統(tǒng)中，表示一個或多個比特的符號是通過在特定的持續(xù)時間內(nèi)以固定頻率傳輸固定幅度的載波來傳輸?shù)?。如果cadA符號表示一點，則當輸入值為1時發(fā)送傳輸信號，當輸入值為0時不發(fā)送傳輸信號。任何數(shù)字調(diào)制方案都使用有限數(shù)量的不同信號來表示數(shù)字數(shù)據(jù)，而數(shù)字調(diào)制方式的振幅數(shù)目有限，而ASK的振幅被分配到一個單一的二進制數(shù)字模式。振幅對相等數(shù)量的位進行編碼。每個位模式形成一個由特定振幅表示的符號。為調(diào)制器使用的符號集專門設(shè)計的解調(diào)器確定接收信號的振幅，并將其映射回它所表示的符號，這樣就恢復(fù)了原始數(shù)據(jù)。傳送機的頻率和相位保持不變。FSK頻移鍵控是一種頻率變換密鑰方案，通過傳輸信號的離散頻率變化來傳輸數(shù)字信息，該技術(shù)應(yīng)用于遙測、探空儀、氣象氣球、來電顯示等通信系統(tǒng)中，車庫門開啟器和低頻無線電傳輸在甚低頻和極低頻波段。最簡單的FSK是二進制的。FSK可以寫成2FSK。數(shù)字2也表示二進制。例如，有兩個已知的二進制值，一個是1，另一個是0。如果信號為0，則信號由中心頻率為F1的載波傳輸。如果信號為1，則信號由載波以F2的中心頻率傳輸和傳輸。由于FSKUSA頻率調(diào)制，ELA使用的中心頻率越多，它需要的帶寬就越多。因此，F(xiàn)SK調(diào)制占用了更寬的帶寬，具有更好的抗干擾性能。PSK相變鍵控是一種通過改變恒定調(diào)制參考信號的相位來傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，通過在精確時刻改變正弦和余弦來實現(xiàn)調(diào)制，廣泛應(yīng)用于WLAN和藍牙通信中，其中一個被分配了一個獨特的二進制數(shù)字模式。一般來說，相位編碼相等數(shù)量的位。每個位模式形成一個由特定相位表示的符號。為調(diào)制器使用的符號集專門設(shè)計的解調(diào)器確定輸入信號的相位，并將其映射回所表示的符號，以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。接收機能夠?qū)⒔邮招盘柕南辔慌c參考信號進行比較，稱為相干系統(tǒng)（CPSK），PSK調(diào)制是上述三種基本調(diào)制方式中最好的一種。這三種調(diào)制方法傳輸振幅，傳輸數(shù)字調(diào)制符號高頻信道的傳輸相位和傳輸頻率這三種方法是最基本的數(shù)字調(diào)制方法，本文研究的高階QAM調(diào)制方法是在這三種方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的更有效的調(diào)制方法。1.2超高階QAM調(diào)制的理論研究正交幅度調(diào)制（QAM）是一種數(shù)字調(diào)制方法。它也是許多相關(guān)的模擬調(diào)制方法的名稱，廣泛用于現(xiàn)代電信中的信息傳輸。它使用幅移鍵控（Ask）數(shù)字調(diào)制方案或幅調(diào)方案（AM）模擬調(diào)制方案，通過改變兩個載波的幅度來傳輸兩個模擬信息信號或兩個數(shù)字比特流。同一頻率的兩個載波彼此不同步。由于相位調(diào)制（模擬PM）和相移（數(shù)字PSK）是QAM的特例。在這種情況下，發(fā)射信號的振幅是恒定的，但其相位會發(fā)生變化，這也可以推廣到調(diào)頻（FM）和頻移（FSK），因為它們可以被視為相位調(diào)制的特殊情況。1.1.1QAM調(diào)制的原理正交調(diào)制信號的一般表達式為：（2-1）為ASK部分，為PSK部分。將上式（2-1）展開即為QAM信號的正交形式：（2-2）此時，我們設(shè)（2-3）這時上式變?yōu)椋海?-4）如果將式（2-3）映射到直角坐標系中，若階數(shù)M為256，則由和構(gòu)成的坐標點將會有256個。1.1.1超高階QAM調(diào)制系統(tǒng)模型在MQAM中，M是調(diào)制的階數(shù)，通常用來描述高質(zhì)量的QAM調(diào)制。將M進制調(diào)制與二次幅度調(diào)制相結(jié)合可以提高相對于M的對數(shù)的傳輸效率。圖1.1MQAM調(diào)制系統(tǒng)框圖MQAM信號可以采用二次相干解調(diào)。解調(diào)器的輸入信號與兩個本地恢復(fù)的方形介質(zhì)相乘后，通過低通濾波發(fā)出兩通道多級基本信號X（t）和X（t），多級譯碼器檢測并識別基帶信號，然后通過電平轉(zhuǎn)換和變換給出二進制數(shù)據(jù)并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換器關(guān)閉。圖1.2IQ調(diào)制與解調(diào)框圖IQ調(diào)制的定義是IQ調(diào)制就是數(shù)據(jù)分為兩路，分別進行載波調(diào)制，兩路載波相互正交（I是同相,q是正交）。對于256QAM調(diào)制，我們將16個bit劃分為一組，那么它們在輸入I路和Q路后，把這16個bit分兩路，一路8個bit，分別給I路和Q路，I路就會有8個不同幅度的電平、Q路也會有8個不同幅度的電平，又由于I，Q信號正交，因此任意一個I路的幅度和任意一個Q路幅度的組合都會對應(yīng)一個星座點。一共就會有16x16=256種組合狀態(tài)。1.3超高階QAM調(diào)制與解調(diào)本部分基于MATLAB進行了265-QAM和1024-QAM調(diào)制與解調(diào)的仿真，進行了265-QAM和1024-QAM的星座圖映射和誤碼率性能的仿真。1.3.1超高階QAM的星座圖映射圖1.3256-QAM星座圖和加入噪聲后的星座圖如圖1.3所示，左圖為SNR=30dB時的256-QAM收發(fā)對比星座圖，右圖為SNR=10dB時的256-QAM收發(fā)對比星座圖，可以看出SNR=30dB時收發(fā)星座圖較為清晰吻合，而SNR=10dB時噪聲對于接收端的干擾較大，星座圖較為混亂。圖1.41024-QAM星座圖和加入噪聲后的星座圖如圖1.4所示，左圖為SNR=45dB時的256-QAM收發(fā)對比星座圖，右圖為SNR=15dB時的1024-QAM收發(fā)對比星座圖，可以看出SNR=45dB時收發(fā)星座圖較為清晰吻合，而SNR=15dB時噪聲對于接收端的干擾較大，星座圖較為混亂。1.3.2超高階QAM的誤碼率曲線由于QAM是由ASK調(diào)制衍生出來的一種比ASK調(diào)制效率更高的調(diào)制方法，對于MQAM可以看成兩個獨立正交的多進制ASK信號的疊加。由此我們可以推導(dǎo)，對于M階方形QAM調(diào)制，設(shè)其星座圖投影在水平軸和垂直軸的信號點數(shù)為L，其中[3]。對于L階ASK調(diào)制，其判決錯誤的概率表達式即誤碼率表達式為：（2-5）MQAM可由兩個相互獨立且正交的L階ASK信號疊加而成，通過概率計算，可推導(dǎo)出MQAM信號判決正確概率為L階ASK判決正確概率的平方，即：（2-6）該M階方形QAM調(diào)制的誤碼率為：（2-6）圖1.5256-QAM星座圖和加入噪聲后的星座圖如圖所示，圖1.5為256-QAM信號的誤碼率曲線，橫坐標為信噪比SNR，縱坐標為誤碼率BER,其誤碼率曲線基本符合理論范圍。在SNR=23dB左右時，誤碼率級數(shù)就下降到了。圖1.61024-QAM星