星座图的原理和应用

数字通信中几种调制方式的星座图由于实际要传输的信号（基带信号）所占据的频带通常是低频开始的，而实际通信信道往往都是带通的，要在这种情况下进行通信，就必须对包含信息的信号进行调制，实现基带信号频谱的搬移，以适合实际信道的传输。

即用基带信号对载波信号的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。

因为正弦信号的特殊优点（如：形式简单，便于产生和接受等），在大多数数字通信系统中，我们都选用正弦信号作为载波。

显然，我们可以利用正弦信号的幅度，频率，相位来携带原始数字基带信号，相对应的分别称为调幅，调频，调相三种基本形式。

当然，我们也可以利用其中二种方式的结合来实现数字信号的传输，如调幅-调相等，从而达到某些更加好的特性。

一．星座图基本原理一般而言，一个已调信号可以表示为：（1）上式中，是低通脉冲波形，此处，我们为简单处理，假设，，即是矩形波，以下也做同样处理。

假设一共有（一般总是2的整数次幂，为2，4，16，32等等）个消息序列，我们可以把这个消息序列分别映射到载波的幅度，频率和相位上，显然，必须有才能实现这个信号的传输。

当然，我们也不可能同时使用载波信号的幅度、频率和相位三者来同时携带调制信号，这样的话，接收端的解调过程将是非常复杂的。

其中最简单的三种方式是： (1.当和为常数，即时，为幅度调制(ASK。

(2.当和为常数，即时，为频率调制(FSK。

(3.当和为常数，即时，为相位调制(PSK。

我们也可以采取两者的结合来传输调制信号，一般采用的是幅度和相位结合的方式，其中使用较为广泛的一项技术是正交幅度调制(MQAM。

我们把（1）式展开，可得：（2）根据空间理论，我们可以选择以下的一组基向量：其中是低通脉冲信号的能量，。

这样，调制后的信号就可以用信号空间中的向量来表示。

当在二维坐标上将上面的向量端点画出来时，我们称之为星座图，又叫矢量图。

也就是说，星座图不是本来就有的，只是我们这样表示出来的。

星座图解调算法的性能分析研究星座图解调算法是指通过将接收信号与星座图进行比较来恢复原始信号的调制解调技术。

该算法在数字通信领域中得到了广泛应用，并且在高速通信系统中性能表现出色。

但是，在实际应用中，使用星座图解调算法仍然存在一些问题。

本文将对这些问题进行分析，并提出改进的方案。

一、算法原理星座图解调算法原理较为简单。

其基本思路是，将接收信号通过计算其在星座图上的近似点，进而恢复原始信号。

具体步骤如下：1、采集信号并进行抽样处理，得到数字信号。

2、将数字信号通过正交变换（如离散傅里叶变换）转换为星座点。

3、根据星座图上的点来近似接收信号的星座点位置。

4、最终恢复原始信号。

二、问题分析1、抗噪性能差在实际应用中，信道中的噪声以及其他干扰都会对接收信号造成影响。

在星座图解调算法中，这种干扰会使接收信号误判为其他星座点，从而导致恢复信号时出现错误。

2、运算复杂度高星座图解调算法需要完成大量繁琐的运算，在实际应用中容易出现明显的时间延迟，影响整个通信系统的实时性能。

3、对信噪比的依赖性较强星座图解调算法对信噪比的要求较高，如果信道的噪声过大，则会影响算法的恢复效果。

三、改进方案1、增加前置滤波器可以通过增加前置滤波器来降低信道中的噪声和干扰。

滤波器可以根据接收信号在频域上的特征来进行设计，并在信号解调前进行滤波处理，从而提高算法的抗噪性能。

2、降低运算复杂度可以通过改变星座图的大小来减少解调算法的运算量，从而降低整个通信系统的时间延迟。

3、改进算法设计可以将星座图解调算法与其他数字信号处理算法进行组合，并使用机器学习算法对星座图解调算法的性能进行优化。

这样可以提高算法的灵敏度和抗噪性能，从而改进星座图解调算法在实际应用中的性能表现。

四、结论综上所述，星座图解调算法是一种重要的数字信号处理技术，在通信系统中具有重要的应用价值。

但是，该算法在实际应用中仍然存在一些问题。

针对这些问题，可以采取不同的改进方案来提高算法的性能和效率，从而推动星座图解调算法在数字通信领域的进一步研究和应用。

数字通信中几种调制方式的星座图由于实际要传输的信号（基带信号)所占据的频带通常是低频开始的,而实际通信信道往往都是带通的,要在这种情况下进行通信，就必须对包含信息的信号进行调制，实现基带信号频谱的搬移，以适合实际信道的传输.即用基带信号对载波信号的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。

因为正弦信号的特殊优点(如:形式简单，便于产生和接受等），在大多数数字通信系统中，我们都选用正弦信号作为载波.显然,我们可以利用正弦信号的幅度，频率，相位来携带原始数字基带信号,相对应的分别称为调幅，调频，调相三种基本形式.当然,我们也可以利用其中二种方式的结合来实现数字信号的传输，如调幅－调相等,从而达到某些更加好的特性。

一．星座图基本原理一般而言，一个已调信号可以表示为：()()cos(2)N m n k s t A g t f t πϕ=+0t T ≤<(1）00001,2......1,2.......1,2........1,2........N N m m n n k k ====上式中,()g t 是低通脉冲波形,此处，我们为简单处理，假设()1g t =,0t T <≤，即()g t 是矩形波，以下也做同样处理。

假设一共有0N (一般0N 总是2的整数次幂，为2，4，16，３2等等)个消息序列,我们可以把这0N 个消息序列分别映射到载波的幅度m A ，频率n f 和相位k ϕ上，显然，必须有 0000N m n k =⨯⨯才能实现这0N 个信号的传输。

当然,我们也不可能同时使用载波信号的幅度、频率和相位三者来同时携带调制信号，这样的话,接收端的解调过程将是非常复杂的。

其中最简单的三种方式是：（1）.当n f 和k ϕ为常数，即0000,1,1m N n k ===时,为幅度调制(A ＳK ）。

（2）．当m A 和k ϕ为常数，即00001,,1m n N k ===时，为频率调制（FSK)。

星座图通信原理名词
星座图是一种通信技术，它是一种在收发信息中执行各种功能的有效策略。

它是一种可以在收发端之间发送数据的技术，有助于提供可靠性和效率。

星座图是一种广泛使用的通信技术，它被用来控制航空飞行器，有助于通过电子设备传输声音和图像数据，还可以实现计算机之间的信息交换。

它还可以通过收发端之间的星座图配置解决方案来提供多种数据传输。

星座图可以极大地提高信息传输的效率，可以有效地降低传输中出现的故障或误码。

它可以实现高速率，大容量的数据传输，帮助提高工作效率。

星座图可以通过对信号进行分解，分段，延长传播距离和穿越障碍物，为接收方提供清晰的信号，这正是它的特点。

星座图的关键要素包括序列控制协议，信号编码和解码，调制和解调，信道分配，检测奇偶性，纠错编码等等。

星座图的功能大致可以分为数据传输，对信号的解析，信号的发送，传输路径的设置，信号的处理，多路复用，多种方法获得信息，纠错技术和保证信息传输质量等。

星座图通信已经在日常生活中得到了广泛的应用，包括互联网，广播电视，移动通信，卫星通信，无线电通信等。

它已经成为当今社会交流技术的重要部分，改变了人们的交流方式。

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QAMQAM是Quadrate Amplitude Modulation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：其中，k=整数，和分别可以取多个离散值。

展开为：令：则：可以看出，是两个正交的振幅键控之和。

在以上式子中，若仅可以取-和，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。

QPSK的矢量图和16QAM矢量图（星座图）：调制过程以下将以QPSK和64QAM为例说明，其他的可类推。

调制原理QPSK将输入序列每2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。

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：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。

a b ( I, Q )0 0 ( -1, -1 )0 1 ( -1, 1 )1 1 ( 1, 1 )1 0 ( 1, -1 )这样就将一个码元（两个二进制数）在QPSK星座图中表示出来了，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。

·83·监测与测量Monitoring & Measurement总第106期数字电视星座图的测试与分析吴海龙（辽宁省广播电视技术保障中心）【摘 要】本文简要介绍QAM调制及其星座图的形成过程，并较详细利用测试星座图分析和判断数字电视系统噪声特征和来源等，这对数字电视系统的维护具有重要的意义。

【关键词】数字电视；广义噪声；星座图；测试应用作者简介：吴海龙，辽宁省广播电视技术保障中心，高级工程师，主要从事全省广播电视光纤传输网络设备技术维护及管理等工作。

一、前言众所周知，无论是模拟电视信号还是数字电视信号，它们在产生和传输过程中都会受到失真、噪声、干扰等影响。

在模拟电视中主要有失真（CSO、CTB）、白噪声、哼声（即交流声）、外界电磁波侵入干扰等，这主要是以幅度为特征的噪声，会使模拟电视图像出现雪花、重影、滚动及垂直、倾斜或水平波纹等现象。

在数字电视中，这些噪声影响依然存在，而且增加了数字调制和传输中带来的的影响，例如IQ幅度不平衡、IQ相位差、载波泄漏、相干干扰、相位噪声、增益压缩等。

一般把上述造成数字电视信号损伤的因素都当做噪声来处理，通常称为“广义噪声”，严重时会使数字电视图像出现马赛克、静帧或图像中断等现象。

上述的广义噪声对数字电视信号引起的各种故障用简单的测电平的方法很难查找和判别，而采用测试数字信号星座图是一个有效的方法之一，它能直观地监测数字电视信号的变化，以便对设备或传输网络采取相应的措施。

二、64QAM星座图形成原理在有线数字电视采用的QAM调制大都是64QAM调制方式，它采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的双边带调制，既调幅又调相，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特。

当比特流（视频码流、音频码流和辅助数据码流）进入64QAM调制器时，则是6个比特（从000000～111111）形成一个符号，最多有64种不同的组合，然后分成两路分别调制到两个正交的I、Q平面上，每个符号在I/Q平面上的位置与其调制幅度和相位相一一对应，这样便形成64QAM的星座图，它表示上述I信号和Q信号的64种不同组合信号矢量端点（星座点）的分布图，可以直观地显示出各个星座点的幅值和相位，如图1所示。

4qam调制原理4QAM调制原理引言：4QAM调制是一种常用的数字调制技术，广泛应用于数字通信系统中。

本文将详细介绍4QAM调制的原理及其在通信系统中的应用。

一、4QAM调制的基本原理4QAM调制是指在信号调制过程中，将输入的数字信号分为4个等级，每个等级代表一个复数信号点。

这4个信号点分别位于复平面的四个象限中，通过调制将输入的数字信号映射为相应的信号点，再将信号点通过信道传输至接收端。

4QAM调制的优点是在给定的带宽和功率限制下，可以实现更高的数据传输速率。

二、4QAM调制的映射方式4QAM调制采用星座图来表示信号点的位置和相位信息。

具体而言，星座图是复平面上的一个正方形，分别代表4个信号点的位置。

每个信号点由两个正交的振幅调制信号表示，一个振幅代表实部，另一个振幅代表虚部。

通过调整振幅的大小和相位的变化，可以实现不同的信号点。

三、4QAM调制的解调方式在接收端，需要对接收到的信号进行解调，以恢复原始的数字信号。

解调的过程和调制相反，将接收到的信号点映射回数字信号。

解调过程中需要考虑信号传输过程中的噪声和衰落等因素，以保证解调的准确性。

四、4QAM调制在通信系统中的应用4QAM调制在数字通信系统中有广泛的应用。

其中一个典型的应用是在无线通信系统中，如4G和5G网络。

由于4QAM调制可以提供较高的数据传输速率和较高的频谱效率，因此在高速无线网络中得到了广泛应用。

此外，4QAM调制还可以用于数据存储系统中，如硬盘驱动器和光纤通信系统等。

五、4QAM调制的优缺点4QAM调制的优点是可以实现较高的数据传输速率和频谱效率，同时在给定的带宽和功率限制下工作。

缺点是在信号传输过程中对噪声和衰落较为敏感，需要有效的解调算法来提高信号的可靠性。

结论：4QAM调制是一种常用的数字调制技术，通过将数字信号映射为星座图上的信号点，并利用解调算法进行解调，实现了高速数据传输和频谱效率的提高。

在无线通信和数据存储等领域得到了广泛应用。

.数字电视的主要测量技术指标1.1.1引言我们要准确把握数字电视传输网络质量的好坏，应该分三步。

第一步：对平均功率，MER,BER这三个指标进行测量。

MER、BER测量门限（实际经验总结）第二步：当这些指标恶化的时候，应该对其它指标进行详细的测量，判断造成网络质量恶化的原因。

因为MER的恶化是最主要的因素，它将直接导致BER的下降并最终影响用户接收机的接收效果。

所以因主要测试调制质量参数，找出问题原因。

调制质量参数主要有：调制误差率、载波抑制、幅度不平衡、正交误差、相位抖动，RS解码前误码率等。

其中调制误差率反映了调制的总体质量；载波抑制、幅度不平衡等反映调制中可能引起误差的主要原因；RS解码前误码率则反映了整个信道的可靠性的性能。

对数字调制的直接测量是找到信号失真源头的有用工具。

调制质量的估价是放在数字解调之后，自适应均衡器附近.第三步：利用星座图进行逐级排查。

当然我们一般的测试工作只需要做第一步就可以，当网络有问题的时候做第二，三步；而且绝大多数时候我们第二，三步是同时进行的。

建议即使网络正常也因该定时在网络前端执行第二，三步操作便于防范问题于未然。

1.1.1.平均功率1.1.1.1.数字信号电平和模拟信号电平的区别因为模拟电视图像内容是通过幅度调制来传送的，图像的内容是随时变化的，所以模拟电视的信道的功率取决于图像内容，根据图像的内容的不同，信道功率不断的变化。

由于模拟电视行/场同步脉冲电平相对稳定，故我们把测量峰值电平作为判别模拟电视信号强弱的测量标准。

所有的数字调制信号都有类似噪声的特性，信号在调制到射频载波之前被进行了随机化处理，所以当发送一个数字信号时，无论它是否传送数据，在频域中观察一般都是相同的。

而且在频域中观察这样的信号通常也说明不了有关的调制方式，例如是QPSK，16QAM，还是64QAM，它只能说明信号的幅度、频率、平坦度、频谱再生等等。

噪声信号的最大响应与噪声信号的功率没有关系。

星座图的绘制与分析技术星座图是一种被广泛使用的可视化工具，用于表示两个或更多参数之间的关系。

它能够帮助我们找到两个或多个变量之间的模式，趋势和关联性。

以下是关于星座图的绘制和分析技术的一些讨论。

1. 星座图的绘制技术星座图的绘制技术最初是由卡尔·皮尔逊开发的，他是一位英国数学家和统计学家。

星座图可以用手绘或使用计算机程序绘制，具体绘制步骤如下：（1）确定变量。

首先，需要确定要在星座图中表示的变量。

这些变量可以是数值，也可以是名义等级变量。

（2）准备数据。

收集所有变量的测量数据，并将其记录在数据表中。

（3）绘制目标轴。

绘制星座图需要先绘制一个目标轴。

目标轴通常是一个水平和垂直交叉的线，其中水平线表示一个变量，垂直线表示另一个变量。

（4）定义变量比例。

定义每个变量的比例，并在水平轴和垂直轴上标记相应的比例值。

这是确定星座图的坐标。

（5）将数据映射到目标轴上。

将收集的数据标点到目标轴上。

（6）绘制星座图。

通过绘制相应的点来表示数据和坐标轴上的位置。

2. 星座图的分析技术星座图的分析技术包括数据点的分布，相关性，异常值等。

以下是一些常见的星座图分析技术：（1）分布。

可以通过查看星座图中数据点的分布来确定它们是否按预期分布。

如果数据点呈现出一定的模式或趋势，则可能表明存在某种关联关系。

（2）相关性。

可以通过查看星座图中数据点的相对位置来确定它们之间的相关性。

如果数据点聚集在一起或形成一种模式，则表明它们之间存在一定程度的相关性。

（3）异常值。

可以通过查看星座图中的异常值来确定它们是否对数据集产生了扰动效应。

异常值可能是由于测量错误或数据输入错误引起的。

在对数据进行分析之前，应该先排除异常值。

3. 应用实例星座图在很多领域中都得到了广泛的应用，例如商业，医学，环境等。

以下是一些星座图应用的实例：（1）商业应用。

星座图在市场调查和销售分析中得到广泛应用。

通过将销售数据与市场特征数据相结合，星座图可以帮助企业了解受众需求和竞争环境。