西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜

16QAM信号的产生
在 QAM 中，载波 的振幅和相位同时受基带信号控制，因此，
它的一个码元可表示为：
ek (t ) Ak cos(ct k )
展开为：
kTB t (k 1)TB
ek (t ) X k cos ct Yk sin ct
图 7-37
西安电子科技大学 通信工程学院
MSK 信号时间波形
课件制作：曹丽娜
（3）MSK信号附加相位路径图：
图 7-37
MSK 信号时间波形
图 7-38 MSK 信号附加相位路径 可见：在码元转换时刻， MSK 信号的相位是连续的。
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
4 MSK信号的正交表示法
k 0 或 ,
西安电子科技大学 通信工程学院
(mod2 )
课件制作：曹丽娜

MSK信号的相位路径:
ek (t ) cos(ct ak t k ) 2TB kTB t (k 1)TB

第k个码元的附加相位：
ak k (t ) t k 2TB
上式积分结果为
sin[(1 0 )TB 1 0 ] sin[(1 0 )TB 1 0 ] 1 0 1 0 sin(1 0 ) sin(1 0 ) 0 (1 0 ) (1 0 )
若设1+0 >> 1，则上式左端第1和3项0，故有
西安电QPSK信号就是一种最简单的QAM信号
M=64、256时，QAM信号的星座图：
星座图
星座图
注： QAM星座图除方型结构外，还有星型或其他结构
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
星座结构影响系统性能！

星座结构

设计准则
噪声容限大
式中：
Xk = Akcosk，Yk = -Aksink
Ak、k、 Xk和Yk分别可以取多个离散值
表明：
M
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
AM
L M
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜

复合相移法： 用两路独立的QPSK信号叠加，即可形成
欲满足正交条件，则要求互相关系数
[cos(1t 1 ) cos(0t 0 )]dt 0
0
TB
即要求
1 TB {cos[(1 0 )t 1 0 ] cos[(1 0 )t 1 0 ]}dt 0 0 2
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
图 7-38 MSK 信号附加相位路径 可见： 在码元转换时刻，MSK信号的附加相位是连续的！
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜

附加相位k(t)的全部可能路径：
k(t)
上例 0 0 1 0 1 1 0 1
0 TB 3TB 5TB 7TB 9TB 11TB
西安电子科技大学 通信工程学院
本章内容:
正交振幅调制 （QAM） 最小移频键控（MSK）
第8章 新型数字调制
高斯最小移频键控（GMSK）
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§8.1
正交振幅调制 （QAM）
（Quadrature Amplitude Modulation，QAM） 一种振幅和相位联合键控的数字调制技术
西安电子科技大学 通信工程学院
16QAM信号。
AM
大圆上的4个红点表示 第一个QPSK信号矢量的 位置。 在这4个位置上可以叠 加上第二个QPSK矢量， 后者的位置用虚线小圆 上的4个小黑点表示。
课件制作：曹丽娜
AM
西安电子科技大学 通信工程学院

16QAM信号的解调
——正交相干解调
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
f h fB
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§8.2.1 正交2FSK信号的最小频率间隔
设 2FSK信号码元的表示式为
A cos(1t 1 ) e(t ) A cos(0t 0 )
发送“1”时 发送“0”时
斜率
任一TB内
kTB t (k 1)TB
直线方程
截距

若ak =+1，则 k(t) 线性增加 /2
若ak = -1，则k(t) 线性减小 /2
下图
t：0-TB
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜

附加相位k(t)的路径示例：
0 -1 0 -1 1 +1 0 -1 1 +1 1 +1 0 -1 1 +1
可改写为
cos(2f1t k ), ek (t ) cos(2f 0t k ),
f1 f c 1 /(4TB ) f 0 f c 1 /(4TB )
当ak 1 当ak 1
式中
MSK信号应满足正交条件：
[cos(2f1t k ) cos(2f 0t k )]dt 0
cos(1 0 )sin(1 0 )TB sin(1 0 )[cos(1 0 )TB 1] 0
可化简为 即仅要求
sin(1 0 )TB 0
f1 f 0 n / 2TB
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§8.2.2 MSK信号的基本原理
k(t)
0
TB
3TB
5TB
7TB
9TB
11TB
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
例
解
（1）设“0”对应 f0 ，“1” 对应
f0 fc
f1，则有
1 1 200 2 400 2100Hz 4T TsB 4 4
1 1 200 f1 f c 2 400 2 700Hz 4TsB 4
sin(1 0 )TB 0
cos(1 0 )TB 1
考虑两个等式成立，应当令
(1 0 )TB 2m
即要求
f1 f 0 m / TB
注意： 上面讨论中，假设初始相位1和0是任意的，它在 接收端无法预知，因此只能采用非相干接收方法。
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
16PSK信号:平均功率=最大功率 16QAM信号:等概，最大功率/平均功率=1.8，即2.55 dB。
比较：
噪声容限越大，抗噪声性能就越强。
d1 d 2

d1超过d2约1.57 dB（最大功率(振幅)相等条件下）

d1超过d2约4.12 dB（平均功率相等条件下）
16QAM是最具有代表性的MQAM信号
0
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
TB
[cos(2f1t k ) cos(2f 0t k )]dt 0
0
TB
由此正交条件推出
nTc 或 TB 4
还可写成
N ― 正整数
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
f1 f c 1 /(4TB ) f 0 f c 1 /(4TB )
cos(1 0 ) sin(1 0 )TB sin(1 0 )[cos( 1 0 )TB 1] 0
由于1和0是任意常数，故必须同时有
sin(1 0 )TB 0
cos(1 0 )TB 1
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
课件制作：曹丽娜


需求背景
观察MPSK的星座图：
问题引出
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
解决途径

容易想到的一种办法：
-----往往会受发射功率的限制。
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
设计思想
(星座结构)

可行性方案：
振幅 和 相位 联合键控的调制方式。
西安电子科技大学 通信工程学院
并有
T1 = 1 / f1 T0 = 1 / f0
含义：一个码元时间TB内包含的正弦波周期数。
两种码元包含的正弦波数均相差1/2个周期。
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
例如
当 N =1，m = 3 时 “1”的一个码元内有 2 个正弦波周期。 “0”的一个码元内有1.5个正弦波周期。
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜

举例 对比
最大振幅同为AM
最小 距离
最小 距离
16QAM信号
16PSK信号
2 AM d1 0.47 AM 3
d 2 2 AM sin 0.39 AM 16
——此最小距离代表噪声容限的大小。
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
节省功率
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
(0,4.61) 垂直4ASK星座 (0,2.61) (-3,3) abcd (-3,1) (-2.61,0) (2.61,0) (4.61,0) (3,1) (3,3)
（-4.61,0)
(-1,-1) (0,-2.61) (-3,-3)
(-1,1)
1 MSK信号的频率间隔
MSK信号第k个码元表示： 这里TB=Tb
c -载频； TB -码元宽度；