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星座图映射

2018-06-19 19:19

  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。

  QAM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的参量同时受到调制。

  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。这样一来,码元就被调制成正交的一个向量,a组序列记为I(横坐标序列),b组序列记为Q(纵坐标序列)。

  开始将需要调制的串行输入序列转换成并行的I、Q两列,然后分别对这两列进行电平转换。其流程图如下:

  16QAM星座图映射的基本原理与QPSK是相同的,所不同的是每个星座图可以容纳16个比特的信号,它将输入序列每4个bit分为一个码元,前两个作为横坐标,后两个作为纵坐标,每个坐标两位,需转换成四个电平值(-3、-1、+1、+3)输出。

  QAM的系数可以提高很多,以实现更高的带宽、功率占用优势。我们理论上可以设计任意位数的QAM,星座图也可以是的:

  图中参数k表示星座图的维数,n表示每一维坐标的位数,n*k是每个码元的位数。

  我们可以通过设计一个可编程的串并转换器,对它进行编程可以实现多种转换方式,再通过查找表实现映射。

  1星座图(constellation diagram)有助于定义信号元素的振幅和相位,尤其当我们使用两个载波(一个同相,而另一个正交)时。当处理多电平ASK,PSK或QAM(见下一个节)时,星...