8.2正交幅度调制

正交幅度调制§8.2杨洁（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）一种振幅和相位联合键控的数字调制技术所有信号点（•）平均分布在同一个圆周上。圆周半径等于信号幅度。

观察MPSK的星座图：

在信号幅度相同（即功率相等）条件下：——进制数M增加，星座图上相邻信号点的距离越小——这意味着在相同噪声条件下，系统的误码率增大需求背景如何增大距离，以减小误码率呢？Q&A针对问题解决途径M增加，距离越来越小

增大相邻信号点间的距离——增大圆周半径（信号功率）来增大相邻信号点的距离，

容易想到的一种办法：-----往往会受发射功率的限制。解决途径——在不增大圆半径基础上（即不增加信号功率），重新安排信号点的位置，以增大相邻信号点的距离。——正交振幅调制

QAM:一种把ASK和PSK结合起来的调制方式。

一种更好的设计思想：

这种思想的可行性方案：振幅

和相位

联合键控的调制方式。(星座结构)设计思想QAM是一种振幅和相位联合键控的调制方式，其频谱利用率高，抗噪声性能优于MPSK，在中大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信等领域获得广泛应用。16QAM信号16PSK信号最大振幅同为AM最小距离——此最小距离代表噪声容限的大小。举例对比最小距离

噪声容限越大，抗噪声性能就越强。

d2超过d1约1.57dB（最大功率(振幅)相等条件下）

d2超过d1约4.12dB（平均功率相等条件下）

表明：16QAM

比16PSK的噪声容限大，抗噪能力强。比较：M=4时，QPSK信号就是一种最简单的QAM信号

64QAM信号矢量图256QAM信号矢量图注：

QAM星座图除方型结构外，还有星型或其他结构M=64、256时，QAM信号的星座图：16QAM是最具有代表性的MQAM信号，此外：若信号功率相同，选择信号点间距离最大的结构，若最小距离相同，选择平均功率最小的星座结构。振幅环个数：应少，有利于实现自动增益控制；相位的个数：应少，有利于实现载波相位跟踪。

星座结构——不仅影响到已调信号的功率谱特性，——而且影响已调信号的解调及其性能。设计准则星座结构影响系统性能！2种振幅值8种相位值3种振幅值12种相位方型16QAM

星型16QAM在多径衰落信道中，信号振幅和相位取值越多，受到的影响越大，因而星型比方型更具有吸引力。但方型星座的QAM信号的产生与接收更易实现。在QAM中，载波的振幅和相位同时受基带信号控制，因此，

它的一个码元可表示为：展开为：MQAM信号可由两路载波正交的

ASK信号叠加而成式中：

Xk=Akcosθk，Yk=-AksinθkAk、θk、Xk和Yk分别可以取多个离散值

16QAM信号的产生表明：AM正交调幅法：

用两路正交的4ASK信号叠加，即可形成16QAM信号。方形MQAM利用两个同频正交载波

在同一带宽内实现了

两路并行的

L

ASK信号的传输。

X(t)

和Y(t)分别与相互正交的两路载波相乘（调制），形成两路互为正交的4ASK信号，最后将两路信号相加即可得到16QAM信号。输入的二进制序列（每4个“abcd”比特为一组）经过串/并变换器输出速率减半的两路并行序列（上支路ac和下支路bd）；然后分别经过2-4电平变换，形成4电平基带信号X(t)

和Y(t)。复合相移法：

用两路独立的QPSK信号叠加，即可形成16QAM信号。AMAM

大圆上的4个红点表示第一个QPSK信号矢量的位置。在这4个位置上可以叠加上第二个QPSK矢量，后者的位置用虚线小圆上的4个小黑点表示。以上两式适用于其他线性数字调制信号。

MQAM信号的谱零点带宽单路LASK信号的频道利用率为

频带利用率：

（bps/Hz）

以上两式也适用于其他线性数字调制信号。

MQAM的频带利用率余弦滤波余弦滤波

由于16QAM信号的16个信号点在水平轴和垂直轴上投影的电平数均有4个（+3、+1、-1、-3），对应低通滤波器输出的4电平基带信号，因而4电平判决器应有3个判决电平：+2、0、-2。

16QAM信号的解调4电平判决器对4电平基带信号进行判决和检测，再经4-2电平转换和并/串变换器最终输出二进制数据。MQAM的误码率其中，

对于方形星座图的MQAM，可以看成是由两个相互正交、相互独立的L进制ASK信号的叠加而成。

设每比特的信号能量为Eb，噪声单边功率谱密度为n0，M进制QAM的符号差错概率为MQAM中一个符号的差错概率QAM是一种频谱利用率很高的调制方式，星座点比PSK的星座点更分散，相邻星座点之间的距离更大，因此能提供更好的传输性能。QAM星座点的幅度不完全相同，解调器需要能同时正确检测相位和幅度，这增加了QAM解调器的复杂性。

在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。MQAM的性能讨论MQAM应用举例ITU建议：V.29和V.32调制解调器，1