正交振幅调制(QAM)

QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：正交振幅调

制

正交调幅是⼀种将两种调幅信号汇合到⼀个信道的⽅法，因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被⽤于脉冲调幅，特别是在⽆线

⽹络应⽤。

正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之⼀周期，来⾃积分术语）。⼀个信号叫I信号，另⼀个信号

叫Q信号。从数学⾓度将⼀个信号可以表⽰成正弦，另⼀个表⽰成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达⽬的地

后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。

QAM是⽤两路独⽴的基带信号对两个相互正交的同频载波进⾏抑制载波双边带调幅，利⽤这种已调信号的频谱在同⼀带宽内

的正交性，实现两路并⾏的数字信息的传输。该调制⽅式通常有⼆进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、⼋进制QAM（64QAM）、…，对应的空间信号⽮量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个⽮量端点。电平数m和信号

状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产⽣、解调、性能及相位⽮量均与4PSK相同。

QAM - 原理

QAM

在QAM（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表⽰。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相

移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号频率调制和数字信号的FSK（频移键

控）也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这⾥主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很

多应⽤，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利⽤正交的载波传输不同的颜⾊分量。

QAM是⼀种⽮量调制，将输⼊⽐特先映射（⼀般采⽤格雷码）到⼀个复平⾯（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的

I、Q分量（对应复平⾯的实部和虚部，也就是⽔平和垂直⽅向）采⽤幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两

个载波（coswt和sinwt）上。这样与幅度调制（AM）相⽐，其频谱利⽤率将提⾼1倍。QAM是幅度、相

§4-4 正交幅度调制技术QAM

正交振幅调制（QAM：Quadrature Amplitude Modulation）是一种幅度和相位联合键控（APK）的调制方式。它可以提高系统可靠性，且能获得较高的信息频带利用率，是目前应用较为广泛的一种数字调制方式。在NTSC制和PAL制中形成色度信号时，用正交调幅方式将两个色差信号调制到色度副载波上。QAM也可用于数字调制。数字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM等调制方式。其中，16QAM和32QAM广泛用于数字有线电视系统。

QAM调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。在美国，正交调幅通常用在地面微波链路，不用于国内卫星，欧洲的电缆数字电视采用QAM调制，而加拿大的卫星采用正交调幅。

一、时域表示

正交振幅调制QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是用两路独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。其表达式为：

SQAM（t）=nncntwnTbtgA)cos()( （4－15）

式中，An是基带信号第n个码元的幅度，n是第n个信号码元的初始相位，g（t）是幅度为1，宽度为Tb的单个矩形脉冲。

将式（4－15）展开得：

SQAM（t）=[nnnTbtgAcos)(]costc-[nnnnTbtgAsin)(]sintc

令Xn＝knAcos，Yn＝knAsin则有下式：

SQAM（t）=[nnnTbtgX)(] costc-[nnnTbtgY)(] sintc=mI(t) costc-mQ(t)

sintc（4－16）

通常可用星座图来描述QAM信号的空间分布状态。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下，相同面积下，MQAM星座图较MPSK星座图可以容纳更多的星座点，即可实现更高的功率效率（频率利用率两者是一样的）。 目前QAM星座点最高已可达256QAM。有代表意义的星座图主要有两种：标准型星座图（矩形星座图）、星型星座图。

张平凡 基于MATLAB的QAM调制解调实现

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基于MATLAB的QAM调制解调实现

学生姓名：张平凡 指导老师：吴志敏

摘 要 : 此次课程设计的主要内容为利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现QAM的调制解调，，并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形，根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。通过此次课设，我加深了关于正交调幅方面的理论知识，加强了MATLAB软件的操作能力，对以后的实验操作打下了基础。

此次课程设计，旨在提高自己的MATLAB软件编程能力，自学能力，对资料的收集.理解以及总结的能力。在此次课程设计中，我依托MATLAB为平台，编程实现QAM调制解调的实现，并将相关图形绘制出来，进一步巩固了对课本知识的理解。

关键词 : MATLAB; 正交振幅调制; 频谱利用率; 调制与解调;

1. 引 言

在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。为了提高其性能，人们对这些数字调制体制不断加以改进提出了多种新的调制解调机体。这些新的调制解调体制，各有所长分别在不同的方面有其优势。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，正交振幅调制是二进制的PSK、四进制的QPSK调制的进一步推广，通过相位和振幅的联合控制，可以得到更高频谱效率的调制方式，从而可在限定的频带内传输更高速率的数据【1】。

通信原理通信工程的一门重要的专业课，调制与解调又是通信的精髓，调制就是 张平凡 基于MATLAB的QAM调制解调实现

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用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号，QAM(正交振幅调制)是一种振幅和相位联合键控，在MPSK体制中，随着M的增大，相位相邻相位的距离逐渐缩小，使噪声容限随之减小，使误码率难于保证，为了改善在M大的噪声容限，发展出了QAM体制【2】。

摘要

正交幅度调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛使用。

由于信道资源越来越紧张，许多数据传输场合二进制数字调制已无法满足需要。为了在有限信道带宽中高速率地传输数据，可以采用多进制(M进制，M>2)调制方式，MPSK则是经常使用的调制方式，由于MPSK的信号点分布在圆周上，没有最充分地利用信号平面，随着M值的增大，信号最小距离急剧减小，影响了信号的抗干扰能力。MQAM称为多进制正交幅度调制，它是一种信号幅度与相位结合的数字调制方式，信号点不是限制在圆周上，而是均匀地分布在信号平面上，是一种最小信号距离最大化原则的典型运用，从而使得在同样M值和信号功率条件下，具有比MPSK更高的抗干扰能力。

关键词：QAM 调制解调 星座图 误码率

目录

摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

前言 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

一 基本原理 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

1.1硬件方面 ......................................................................................... 错误！未定义书签。