第五章 数字载波调制

a b a 平衡调制器输出 b 平衡调制器输出 合成相位 1 1 0
o o o
1 1
01
0 0
-cosωct
1 0
cosωct
0 1 180 270 225
o o o
0 0 180 90 135
o o o
1 0 0o 90
o
cosωct -cosωct
Q(t)
-sinωct 315°
-sinωct 225°
带通 输出 滤波器
四相载波发生器 QPSK信号的特点：在信号空间（星座图）有4个均匀分
布在同圆上（恒包络）上的信号点（星点），4个不同相 位载波互为正交。即说明：已调信号的幅度相等，依靠 不同相位来区分各信号
21
QPSK调制器波形图
0 S(t) A 0 -A 1 Im(t) A 0 -A
2A
1
2
3
LPF 多电平转换 L到2 电平变换
载波恢复
定时恢复
并 / 串变换
LPF
多电平判决
L到2 电平变换
MQAM信号相干解调原理图
14
5.1.3 MQAM抗噪声性能
对于方型QAM，可以看成是由两个相互正交且独立的多 电平ASK信号叠加而成。因此，利用多电平信号误码率的分析 方法，可得到M进制QAM的误码率为
QAM信号调制原理图
sin ω t 2到L 电平变换 Bm 预调制 LPF
∑
已调信号输出 y(t)
图中，输入的二进制序列经过串/并变换器输出速率减 半的两路并行序列， 再分别经过2电平到L电平的变换，形 成L电平的基带信号。 为了抑制已调信号的带外辐射，该L 电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，形成X(t)和 Y(t)，再分别对同相载波和正交载波相乘。 最后将两路信号 相加即可得到QAM信号。

电路与通信教研室 高渤
第一节 幅度调制（线性调制）的原理
一、调幅（AM） 1、AM调制器模型
m t
sm t
A0 cosct
2、时域表达式
sAM (t) [ A0 m(t)]cosct A0 cosct m(t) cosct
式中， m（t） —— 调制信号，均值为0；
A0 —— 常数，表示叠加的直流分量。
西南大学通信原理第五 章模拟调制系统1
2021/5/24
学习内容
第五章 模拟调制系统
1 幅度调制（线性调制）的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性（角度调制）的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
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第五章 模拟调制系统
1 幅度调制（线性调制）的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性（角度调制）的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
Sm ()
A M (
2
c ) M
c )
可见，在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频
域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通
常又称为线性调制。
注意，这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之
间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性
的变换过程。
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】

1 Ts
系统带宽 W 1 2Ts
频带利用率
Rs (Baud / Hz) B
R b (bit / s • Hz) B
最高频带利用率
max 2 (Baud / Hz ) 2log 2M(bit / s • Hz)
系统频带为 w赫 , 则该系统
无码间串扰时最高传输为2W波特， 这个传输速率称为奈奎斯特速率。
1
2
3
第k个码元波 形的抽样值
码间串扰
随机干扰
1
1
1
0
a3
a2
t
0
Ts
2Ts
3Ts a1 4Ts
a4
hk nTs t0 0
hk nTs t0 1
令 m= k - n ，则
nk
nk
hmTs t0 0
m0
hmTs t0 1
m0
无码间串扰的基带传输特性（时域）
h(t)
t
0
Ts
问题：
a) 物理实现极为困难； b) h(t)的“尾巴”很长，衰减很慢，当定时存在
偏差时， 可能出现严重的码间串扰。
S()
s(t)
Ts
S0
－
Ts
O
Ts
(a)
－ 4Ts
－ 3Ts － 2Ts
－Ts
O
Ts
(b)
2Ts 3Ts
4Ts
2.升余弦滚降
Heq()
Y()
＋
W2
W1
(0 1)
H()
F ()
fk
Ts
2
f e jkTS k k
/TS F ()e jkTS d
/TS
1
TS

正交幅度调制正交幅度调制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。

这两个载波通常是相位差为90度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。

这种调制方式因此而得名。

同其它调制方式类似，QAM通过载波某些参数的变化传输信息。

在QAM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。

由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK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。

类似于其他数字调制方式，QAM发射信号集可以用星座图方便地表示。

星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。

设正交幅度调制的发射信号集大小为N，称之为N-QAM。

星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。

数字通信中数据常采用二进制表示，这种情况下星座点的个数一般是2的幂。

常见的QAM形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。

星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。

但是，如果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。

因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。

当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时，一般采用QAM的调制方式。

因为QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因之更大，所以能提供更好的传输性能。

但是QAM星座点的幅度不是完全相同的，所以它的解调器需要能同时正确检测相位和幅度，不像PSK解调只需要检测相位，这增加了QAM解调器的复杂性。

数字通信中经常用错误率（包括误符号率和误比特率）与信噪比的关系衡量调制和解调方式的性能。