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QAM浅析


QAM 浅析
QAM(Quadrature Amplitude Modulation) :正交振幅调制。正交振幅调制,这是近 年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。QAM 是数字信号的一种 调制方式,在调制过程中,同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码, 把多进制与正交载波技术结合起来,进一步提高频带利用率。

产生背景


随着通信业迅速的发展, 传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求, 而可用频谱资源有限,不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。另外,人们亦不 能满足通信单一的语音服务,希望能利用移动电话进行图像等多媒体信息的通信。但由 于图像通信比电话需要更大的信道容量。高效、可靠的数字传输系统对于数字图像通信 系统的实现很重要,正交幅度调制 QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术,尤 其是多进制 QAM 具有很高的频带利用率, 在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要 矛盾的情况下,正交幅度调制方式是一种比较好的选择。

简介
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。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。

优缺点
与其他调制技术相比,QAM 编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。 但 QAM 调制技术用于 ADSL 的主要问题是如何适应不同电话线路之间较大的性能差 异。要取得较为理想的工作特性,QAM 接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相应 特性的输入信号用于解码,QAM 接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的 失真,因此采用 QAM 的 ADSL 系统的复杂性来自于它的自适应均衡器。 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此更大,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。

调制技术
目前被广泛采用的 ADSL 调制技术有 3 种:QAM(quadature ampli-tude modulation)、 CAP(carrierless amplitude-phase modulation) 、DMT(discrete multitone),其中 DMT调制技术被ANSI标准化小组 T1E1.4 制订的国家标准所采用。但由于此项标 准推出时间不长,目前仍有相当数量的 ADSL 产品采用 QAM 或 CAP 调制技术。 发送数据在 比特/符号编码器内被分成两路(速率各为原来的 1/2),分别与一对正交调制分量相 乘,求和后输出。与其它调制技术相比,QAM 编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等 优点。 QAM 用于 ADSL 的主要问题是如何适应不同电话线路之间性能较大的差异性。要取 得较为理想的工作特性,QAM 接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相位特性的输 入信号用于解码,QAM 接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真,因此 采用 QAM 的 ADSL 系统的复杂性主要来自于它的自适应均衡器。 CAP 调制技术是以 QAM 调制技术为基础发展而来的,可以说它是 QAM 技术的一个变 种。输入数据被送入编码器,在编码器内,构成线路编码。编码后被分别送入同相和正 交数字整形滤波器,求和后送入D/A转换器,最后经低通滤波器信号发送出去。CAP

技术用于 ADSL 的主要技术难点是要克服近端串音对信号的干扰.一般可通过使用近端音 串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。 DMT 调制技术的主要原理是将频带分割为 256 个由频率指示的正交子信道, 输入信号 经过比特分配和缓存,将输入数据划分为比特块,经 TCM 编码后再进行 512 点离散傅利 叶反变换(IDFT)将信号变换到时域,这时比特块.

应用领域
1、QAM 分析仪 QAM 分析仪是 RF 安装和维护的综合解决方案, 用来测试有线电视系统上的 DVB-C (有 线数字视频广播)信号。它向工程师提供精确检验送至用户业务质量所需的测量功能。 所有的测量都很容易接入,并以清楚的图形显示呈现测量结果。 应用: 前端设备安装和维护; 系统检验; 现场安装和维护; 调制器生产或验收测试; 在 6MHz 信道带宽中的 OptJ91-调制测试; 测量能力; QAM 分析仪解调和精确测量经 DVB-C 系统运载的 16, 或 256QAM 信号。 64 它提供新的 测量度量标准,这些标准对于表征信号和查找问题都是必须的。图形显示器、清楚的用 户界面以及单键测量能力将有助于模拟有线电视工程师方便地转向数字电线电视。 2、QAM 数字调制器 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、DVB 网关、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。


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