星座图映射.docx
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星座图映射.docx
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星座图映射的实现
一、基本概念
1.数字调制
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。
大多数的信道因为具有带通性而无法传播基带信号,这是由于基带信号具有丰富的低频特性。
故而需要用数字基带信号对载波进行调制,这种数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
2.正交幅度调制QAM
QAM是QuadrateAmplitudeModulation的缩写,意为正交幅度调制。
在QAM体制中,信号的幅度和相位作为两个独立的参量同时受到调制。
3.振幅键控
通过利用载波的幅度变化来传递数字信息,其频率和初始相位保持不变。
二、QAM的原理及实现
利用QAM调制的输入信号,其一个码元可以表示为:
skt=Akcosω0t+θkkT 其中,k=整数,Ak和θk分别可以取多个离散值。 展开为: skt=Akcosθkcosω0t-Aksinθksinω0t 令: Xk=Akcosθk,Yk=-Aksinθk 则: skt=Xkcosω0t+Yksinω0t 可以看出,skt是两个正交的振幅键控之和。 在以上式子中,若θk仅可以取-π/4和-π/4,Ak仅可取+A和-A,那么这个QAM信号就成为QPSK信号了。 这是一种最简单的QAM信号。 其他的QAM信号有16QAM,32QAM,64QAM,128QAM,等。 QAM的目的是用载波频率的幅度和相位差异来表征,这两个参数可以从映射以后的星座图中方便地得到。 下面以QPSK和16QAM为例说明主要过程。 QPSK的矢量图和16QAM矢量图(星座图): 2.1调制过程 2.1.1调制原理 QPSK将输入序列每两个bit分为一组(码元),前一个记做a,后一个记做b。 这样就把输入序列分成了2个子序列。 也就是说,将原串行序列转化成两组并行序列。 对这两组序列中的每个bit进行极性转换,即一种电平转换,将0->-1,1->+1。 这样原来的两组2进制01序列就转化成了+1,-1序列。 这样做的目的就是为了将一个码元(两个二进制数)在QPSK星座图中表示出来,在QPSK星座图,每个点代表一个码元,图中黑点与原点间连线与X轴正夹角即为该码元载波的相位,连线的长度为其载波幅度。 上节中的QPSK星座图是A方式,由于它存在0坐标,在解调中,容易反相,故在实践中大都采用另一种方式,即方式B,星座图如下: 这种方式以不含0的四个坐标来表示码元,幅度均为2。 这样一来,码元就被调制成正交的一个向量,a组序列记为I(横坐标序列),b组序列记为Q(纵坐标序列)。 2.1.2调制过程 开始将需要调制的串行输入序列转换成并行的I、Q两列,然后分别对这两列进行电平转换。 其流程图如下: 2.216QAM调制过程 16QAM星座图映射的基本原理与QPSK是相同的,所不同的是每个星座图可以容纳16个比特的信号,它将输入序列每4个bit分为一个码元,前两个作为横坐标,后两个作为纵坐标,每个坐标两位,需转换成四个电平值(-3、-1、+1、+3)输出。 其流程图与QPSK类似,只是码元的位数不同。 2.3MQAM QAM的系数可以提高很多,以实现更高的带宽、功率占用优势。 我们理论上可以设计任意位数的QAM,星座图也可以是多维的: 图中参数k表示星座图的维数,n表示每一维坐标的位数,n*k是每个码元的位数。 对于高系数的QAM进行电平转换可以用查找表的方式实现。 3.模块的实现 我们可以通过设计一个可编程的串并转换器,对它进行编程可以实现多种转换方式,再通过查找表实现映射。
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