星座图

匹配滤波，相⼲接收，最佳接收，星座图
所谓匹配滤波：即 Matched Filter，简称MF。

是指在接收端的滤波器能满⾜输出信噪⽐最⼤的特性。

它也是最佳接收机之⼀。

相⼲接收，也称为相⼲解调，基本原理是利⽤接收机本地产⽣与发射端相同的载波与接收信号相乘经过低通滤波得到调制信号的过程。

与此相对应的还有⾮相⼲接收，⽐如在数字通信中的ASK系统，它的⾮相⼲解调也叫包络检波法。

最佳接收，除了前⾯提到的匹配滤波器外，还有其他形式的特性滤波器，根据不同系统的需要，⽐如还有输出误码率最低的滤波特性。

星座图⼤致说起来是信号正交展开的直观表⽰，正交展开可以简单理解为将信号分解为正弦分量和余弦分量。

横纵坐标分别是在正交基上的投影。

如果把他⼤概看作极坐标的话模就是幅度，辅⾓就是相位。

简单的从QPSK调制看，不追求严密性可以表⽰为a*coswt + b*sinwt a,b = -1,1,在星座图上就是(1,1) (-1,-1),(-1,1),(1,-1)四个点. Euclidean distance就是我们普通欧式⼏何中的距离。

基于星座图的8QAM最优结构选取摘要本文提出了8QAM中最优星座图的设计，并在MATLAB的环境下，对几种常用的8QAM星座图与所设计的星座图分别进行了仿真和对比。

通过设定发送功率对比误比特率曲线的方法，证明了所设计星座图的最优性。

目录1 QAM调制原理 (2)2 QAM星座图设计 (2)2.1常见星座图简介 (2)2.2星座图的性能评价指标 (3)2.3 最优8QAM星座图的构造 (4)3 仿真与对比 (4)3.1 对比对象 (4)3.2 对比前提 (5)3.3 程序仿真 (5)3.4 结果分析 (6)附：完整代码 (7)1 QAM调制原理QAM(Quadrature Amplitude Modulation)正交幅度调制技术，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8QAM，16QAM，64QAM。

QAM调制实际上就是幅度调制和相位调制的组合，相位+ 幅度状态定义了一个数字或数字的组合。

QAM的优点是具有更大的符号率，从而可获得更高的系统效率。

通常由符号率确定占用带宽。

因此每个符号的比特（基本信息单位）越多，频带效率就越高。

调制时，将输入信息分成两部分：一部分进行幅度调制；另一部分进行相位调制。

对于星型8QAM信号，每个码元由3个比特组成，可将它分成第一个比特和后两个个比特两部分。

前者用于改变信号矢量的振幅，后者用于差分相位调制，通过格雷编码来改变当前码元信号矢量相位与前一码元信号矢量相位之间的相位差。

QAM是一种高效的线性调制方式，常用的是8QAM，16QAM，64QAM等。

当随着M 的增大，相应的误码率增高，抗干扰性能下降。

2 QAM星座图设计QAM调制技术对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图。

QAM的星座图呈现星状分层分布，同一层信号点的振幅相同，位于一个圆周上。

常见的调制方式如8QAM，16QAM，64QAM所对应的星座图中分别有8，16，64个矢量端点。

LTE星座图映射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。

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：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。

3、调制误差率MER具有广义噪声的星座图如图5所示，我们在一个相当长的时间内进行测试，并按它的位置取样，当某一次符号点的位置与理想符号位置，在星座图的I、Q坐标分别为δI和δQ，而且取样次数为j，即1～N次。

那么我们可以得出如下公式，这就是调制误差率MER。

图5广义噪声干扰的星座图由此可知，调制误差率MER是数字电视信号的理想符号功率与噪声功率之比取对数。

其单位是dB。

关于调制误差率MER，有以下问题值得讨论。

1.所谓调制误差率MER是以数学模型来表征数字电视信号的噪声状态，而星座图是以图形来表征数字电视信号的噪声状态，两者是一致的，只是描述方式不同而以。

有人称MER是与调制器有关的参数，那是不对的。

当然，调制器也会产生噪声，如I、Q两路电平不平衡，相位不是严格的正交相差90°等，在我们看来它只是广义噪声中的一部分，MER更重的还是关于广义噪声。

2.MER不是调制误码率，是调制误差率。

因为它是表征数字电视信号尚未误码时的噪声状态，即符号位置还在自己相应的框内，虽然有偏移，甚至较大，但尚未跨出框外，此时并未误码，它可以是处于亚误码状态。

表征误码状态的是误码率BER，而误码率是误码的次数与码流传输的总数之比，即是说它是表征数字电视信号误码的概率。

4、解读星座图如上所述，星座图主要反映数字信号在尚未误码时的噪声状态。

在每一个瞬间，信号在方框内都有一个相应的位置，由于广义噪声影响，它会成为一个离散的小云团，由于噪声的性质不一样，其的形状就有区别，因此我们在星座图测试时可以根据星座图的形状分析判断数字电视系统的噪声特征和来源。

图6连续噪声干扰的星座图图7相位噪声干扰的星座图图8压缩失真的星座图图9 有入侵信号的星座图图3是性能良好的星座图。

即它的MER大于32dB，各种噪声干扰都较小，是以白噪声为主。

图4是具有噪声的星座图。

它的噪声较大，在框内比较离散。

图5 广义噪声的干扰。

由于这种噪声是随机的，经多次取样，它在星座图方框内形成小园形。

黄道十二宫,神奇星座图[宝典]由于十二星座大小资料比较复杂,我只在其中简单摘要了一些观点.白羊座中心位置:赤经2时40分，赤纬21度。

在双鱼和金牛两座之间。

黄经从0度到30度。

白羊座是在十二月黄昏时刻，头上近南方向，可以看见。

其中有二颗最明亮的星，就是白羊座的两只角。

太阳通过此星座的3/21至4/20 期间，就是夜间要变得比昼间短的「春分」时节，因为春天的日照较久，于是，各种花卉开始开花，出生于此时期的白羊座人，都是充满活力而干劲十足的活跃者。

白羊座出生的人对新鲜的事物都很投入，并且勇於冒险，追求速度。

星图上白羊座活跃的人通常是像公羊一般做事冲动莽撞。

每年12月中旬晚上八九点钟的时候，白羊座正在我们头顶。

这是个很暗的小星座，秋季星空的飞马座和仙女座的四颗星组成了一个大方框，从方框北面的两颗星引出一条直线，向东延长一倍半的距离，就可以看到白羊座了。

3月21——4月19白羊座星系图金牛座金牛座是一月下旬的黄昏时刻，在南方中天可看见，而形成低头状的金牛像，其中有颗最明亮的银星就是金牛的右眼。

它向来与力量著称，与偶尔狂野、偶尔安静的自然力量有关。

太阳将通过此星座的4/20至5/20期间，正是春花盛开的美丽季节，凡出生在此时的金牛座人，不但具有美与调和的精神，更是温顺可亲的人，而且喜欢大自然。

4月20——5月20金牛座星系图双子座向东北方向延长，猎户座B星和A星的连线，可以碰到两颗相距不远的亮星，其中亮一些的是双子座B星，亮度为1.14等。

稍微暗点儿的是双子座A星，亮度为1.97等。

弟弟B星，我国古代称其为“北河三”，它反倒比哥哥A星还亮一些，它是全天第十七颗亮星。

我国古代叫它“北河二”，是天文学史上第一颗被确认的双星。

其实精确地说，它是由六颗星组成的“六合星”。

有趣的是，弟弟北河三也是六合星，兄弟俩真不愧是双胞胎，长得多像啊～双子座有一个流星群，被称为双子座流星雨。

它的爆发点就在A星附近，在每年12月11日前后出现，到13日是流星最盛的时候。

正交调制读书报告NJUer摘要：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，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用，本文探讨了正交振幅调制技术的相关原理，并从星座图的角度认识这种调制方式的实现和相关应用。

关键词：正交幅度调制QAM、星座图一、正交幅度调制QAM是一种振幅和相位联合调制，也即其已调信号的振幅和相位均随数字基带信号变化而变化。

采用M（M>2)进制的正交振幅调制，可记为MQAM。

M越大，频带利用率就越高。

在移动通信中，随着微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。

过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。

QAM数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。

它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。

为改善数字调制的不足之处，如：频谱利用率低、抗多径抗衰弱能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等，人们采取了如下的几种方式，如提高功率利用率以增强抗噪声性能；适应各种随参信道以增强抗多径抗衰落能力等。

另外，在恒参信道中，正交振幅调制（QAM）方式具有高的频谱利用率，因此正交振幅调制（QAM）在卫星通信和有线电视网络高速数据传输等领域得到广泛应用。

二、QAM调制的原理和星座图2.1、数据经过信道编码之后，被映射到星座图上，图1就是QAM调制器的基本原理框图。

一个信号有三个特性随时间变化：幅度、相位或频率。

然而，相位和频率仅仅是从不同的角度去观察或测量同一信号的变化。

人们可以同时进行幅度和相位的调制，也可以分开进行调制，但是这既难于产生更难于检测。

但是在特制的系统中信号可以分解为一组相对独立的分量：同相（I ）和正交（Q ）分量。

I/Q 调制及星座图总结陈启超2017.11.20一个信号有三个特性随时间变化：幅度、相位或频率。

然而，相位和频率仅仅是从不同的角度去观察或测量同一信号的变化。

人们可以同时进行幅度和相位的调制，也可以分开进行调制，但是这既难于产生更难于检测。

但是在特制的系统中信号可以分解为一组相对独立的分量：同相（I ）和正交（Q ）分量。

这两个分量是正交的，且互不相干的。

5.1 1、IQ 调制与解调5.1.1 1.1 IQ 信号调制IQ 调制也叫正交调制，调制原理如下：如上图，I 路和Q 路分别输入两个数据a 、b ，I 路信号与)cos(0t w 相乘，Q 路信号与)sin(0t w 相乘，之后再叠加（通常Q 路在叠加时会乘以-1），输出信号为t w b t w a t S 00sin cos )(-=。

这个过程我们称之为IQ 调制，也叫正交调制。

输入正交调制器的信号一般被称为IQ 信号，可以用复数来描述：a+jb ， 再将与I 路数据相乘的)cos(0t w 和与Q 路数据相乘的)sin(0t w 表示为：t w j t w t jw 00sin cos e 0+=，采用复数表示后的IQ 调制就可以利用复数乘法来实现：计算过程如下：)sin cos ()sin cos (sin cos sin cos )sin )(cos jb a (e )jb a (0000000000jw 0t w a t w b j t w b t w a t w b t w jb t w aj t w a t w j t w t++-=-++=++=+取上式的实部即是IQ 调制的输出信号t w b t w a t S 00sin cos )(-=，因为在IQ 调制过程中输入及输出的最终信号全部都是实信号，只是在实现过程中我们把相关的信号表示为复数而已。

5.1.2 1.2 IQ 信号解调2T5.22、星座图我们知道，矢量常用代数式、直角坐标、极坐标来描述，尤其是对IQ信号，极坐标图是观察幅度和相位的最好方法，载波是频率和相位的基准，信号表示为对载波的关系。

星座图分析使⽤DS8821Q的星座图分析⼯具优化传输指标DS8821Q除了提供专业的频谱分析能⼒外，还提供了专业的QAM星座图分析⼯具。

星座图可以看成数字信号的⼀个“⼆维眼图”阵列，同时符号在图中所处的位置具有合理的限制或判决边界。

代表各接收符号的点在图中越接近，信号质量就越⾼。

由于屏幕上的图形对应着幅度和相位，阵列的形状可⽤来分析和确定系统或信道的许多缺陷和畸变，并帮助查找其原因使⽤星座图可以轻松发现诸如幅度噪声、相位噪声、相位误差、调制误差⽐等调制问题。

不连续的噪声⼲扰在实际的⽹络系统中，QAM 信号会⼀直被噪声⼲扰。

噪声导致所显⽰的符号落在星座图⽅框内正常位置的周围，所以在累积⼀段时间长度后统计⼀特定⽅框内所有符号的落点就会形成如云般的形状，每个符号表⽰噪声⼲扰些微的差异。

如果有够多的噪声⼲扰星座图会显⽰⼀些符号以表⽰超过判断门坎形成 “误码”相位噪声相位噪声是⼀段期间振荡器其相对的相位不稳定的情况，如果此振荡器是有关于信号处理(例如本地振荡器)这些相位不稳定会影响在信号上，在信号处理设备内的振荡器在设计上是只会对所处理的信号增加⾮常微⼩的相位噪声，然⽽不良的调制器或处理器可能增加⾮常可观的相位噪声在信号上，结果在星座图上显⽰出绕着图形中央旋转的现象。

增益压抑增益压抑是在信号传送路径上因主动原件(放⼤器或信号处理器)过度驱动或不良的主动原件所导致的信号失真，结果在星座图上显⽰出四个⾓落被扭曲造成四边弯成如⼸形的现象，⽽不是正常的四⽅形形状。

作为⼀款便携式数字频谱分析仪，DS8821Q可以⽅便地在系统中各个测试节点，实现星座图、CSO/CTB、HUM等多达15项数字有线电视关键指标的测试。

DS8821Q 的星座图分析⼯具，使⽤起来⾮常简便。

星座图多级放⼤查看功能，可以更加详细分析故障原因。

星座图
在一个星座图中所有I和Q信号可能的结合表现为网格形状，使它们容易说明引起干扰的原因，星座图可想象为带方框的数组，每个方框代表一个状态或符号。

在理想的数据传输情形下每个被接收的传送符号应会落在它方框的中心点，但实际上噪声，侵入干扰与反射会让传输符号离开理论的中心点移向相邻方框的边界。

相邻方框之间的分界线称为“判断门坎”，如果传送的信号被干扰推挤，导致一个符号跨越此门坎，它会被错误的理解为属于相邻方框的符号，因此成为一个错误码。

干扰信号不足以推挤符号跨越门坎，则此符号永远被理解为属于正常的。

星座图是一个很好的故障排除辅助工具，它可提供关于干扰的来源与种类的线索。

由于屏幕上的图形对应着幅度和相位，符号阵列的形状可用来分析和确定系统或信道的许多缺陷和畸变，并帮助查找其原因，使用星座图可以轻松发现各种调制问题。

以下的图片显示各种干扰下星座图对应的不同形状。

介绍QAM 星座图的测量大多数在HFC 网络上所提供的数字服务信号传播，是使用一种同时传送两个数据串流(data stream)的调制系统，每一个承载其独自的信息，通常称这些串流(stream)为”I”和”Q”，九十度相位差振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)是一个将此两个串流调制至一个射频(RF)载波的方法。

在”I”和”Q”信号传送的值只有预先定义的几个值代表广泛不同的状态，一个调制的协议(Protocol)针对每个调制形式规定允许的状态数量，例如在16 QAM 的”I”和”Q” 信号每个只可有4 个状态；在64 QAM 时每个可有8 个状态。

Constellation 星座图与Boxes 方框I 和Q 串流可描绘为九十度相位差形成的格子可提供代表I 乘Q 数的可能状态，此格子通常称为星座图(Constellation)亦可想象为方框的数组。

每个方框代表个别I 和Q” 的”符号状态”，理想或正常的符号状态位置是在其方框的中央，相邻方框之间的分界线称为”判断门坎”。

测量BER 和MERBit Error Ratio (BER) 误码率在通讯工业使用两种简单的测量来叙述数据传输的品质，此两种测量噪声的影响与其它在传送码上的扰乱。

BER 测量符号被推挤进入相邻符号范围的机率，因而导致那些符号被误解。

BER 被叙述为大量传送码的错误码比率以10 的几次方来表示，例如测量得3E-7 表示在一千万次传送码有3 次被误解，此比率是采用少数的实际传送码来实际分析并统计而推估的值，越低的BER 代表越好的效能表现。

尽管较差的BER 表示信号品质较差，但BER 不只是测量纯粹QAM 信号本身的情况，因为BER 测量侦测并统计每个被误解的码，他是一个灵敏的指标可指出问题是由瞬间的或突然发生的噪声干扰。

Pre 和Post-FEC 测量QAM 通讯系统包含修补方法可修正一些经由传送而损坏的码，”Forward Error c orrection”(FEC)数据包含在QAM 传送的数据内，它的信息提供QAM 接收器用来修复被误解的码，因为Pre 和Post-FEC数据质量可能相差极大，BER 测量通常会指示出未修正(Pre-FEC)的数据质量或已修正(Post-FEC)的数据质量来区分哪个数据已被FEC 修正过。

第27卷第11期电子与信息学报V ol.27No.11 2005年11月 Journal of Electronics & Information Technology Nov. 2005基于64-QAM的星座图重排高级混合ARQ技术顾昕钰王艺晨于笑博牛凯林家儒吴伟陵(北京邮电大学信息工程学院北京 100876)摘要：本文介绍了一种适用于QAM调制的混合ARQ(HARQ)技术，该技术通过星座图重排，降低了多级调制造成的比特之间可靠性的差异，能够显著提高HARQ的性能。

在此基础上针对64-QAM提出了一种新的四星座图重排方案，与原有的六星座图重排方案相比，新方案在降低复杂度的同时能够进一步提高HARQ的性能。

关键词：混合自动重传请求，M-QAM，Turbo 编码，HSDPA中图分类号： TN 929.5 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2005)11-1686-05Advanced Hybrid ARQ Technique Employing a Signal ConstellationRearrangement Based on 64-QAMGu Xin-yu Wang Yi-chen Yu Xiao-bo Niu Kai Lin Jia-ru Wu wei-ling (School of Information Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)Abstract An advanced Hybrid ARQ (HARQ) technique applicable to QAM is presented in this paper, which employs signal constellation rearrangement to average the variations in bit reliabilities caused by QAM signal constellation. The presented scheme employs 4 constellation mapping rules for 64-QAM, and can achieve a noticeable gain in HARQ performance as well as a reduction in complexity compared to the existing constellation rearrangement scheme.Key words Hybrid-ARQ，M-QAM，Turbo codes，High speed downlink packet access1 引言混合自动重传请求(HARQ)融合了前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ)两项基本的差错控制技术，是保证数据在时变信道上可靠传输的重要手段。

【新版知识梳理及精典考题】六年级科学下册3.4认识星座（教科版）基础知识梳理1.天文学上为便于表示恒星的位置，人为地将星空划分成若干个区域，这些区域称为星座。

2.根据星座的形态想象成人、动物或者其他物体的形状，并且给它们命名。

统一的星座图3.不同的国家一开始对星座的划分有所不同，1928年，国际天文学联合会统一将全天星空划分为88个星座。

4.不同的季节，天空中会出现不同的星座。

5.光年是长度单位，一般被用于计量天体间的距离。

1光年就是光在真空中以每秒30万千米的速度行进1年的距离，约为9.46万亿千米。

6.星座是人类认识星空的产物，是人们约定俗成的，并非神话传说中所谓的神仙或其他动物的塑像，更不能决定人的命运、性格等。

要树立正确的星座观。

实验：建一个星座模型●实验器材：正方形纸板、细线、橡皮泥、手电筒。

●实验步骤：①找一张边长为50厘米左右的正方形纸板，按图所示打上7个小孔。

②在1~7号小孔上分别挂上15厘米、12厘米、15厘米、17厘米、27厘米、27厘米、14厘米长的细线，并在细线下端挂上大小相同的橡皮泥小球。

③用手电筒的光从四个不同角度照射星座模型，橡皮泥小球会在屏幕上投下影子。

把观察到的由橡皮泥影子组成的图像画下来。

●实验现象：橡皮泥小球挂在纸板上的位置不同，距离我们的远近不同。

从不同的方位能看到不同的图像，光从某一个侧面照射时，可以看到橡皮泥小球的影子构成一个勺子状。

●实验结论：星座是远近不同、没有联系的恒星在天空中的视觉图像，如果在宇宙中的不同位置观察，会得到不同的图像。

★常考题型★判断题1.人们把星空分成66个星座。

( × )2.如果从不同角度观察星座，得到的星座图形也会不同。

( √ )3.北极星、大熊座、小熊座都是星座。

( √ )解析：北极星不是星座，它是小熊星座中最亮的星。

4.星座是由恒星和行星构成的。

( × )解析：星座是远近不同、没有联系的恒星在天空中的视觉图像。