通信中星座图简介
数字通信中几种调制方式的星座图解析
数字通信中几种调制方式的星座图由于实际要传输的信号（基带信号）所占据的频带通常是低频开始的，而实际通信信道往往都是带通的，要在这种情况下进行通信，就必须对包含信息的信号进行调制，实现基带信号频谱的搬移，以适合实际信道的传输。
即用基带信号对载波信号的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。
因为正弦信号的特殊优点（如：形式简单，便于产生和接受等），在大多数数字通信系统中，我们都选用正弦信号作为载波。
显然，我们可以利用正弦信号的幅度，频率，相位来携带原始数字基带信号，相对应的分别称为调幅，调频，调相三种基本形式。
当然，我们也可以利用其中二种方式的结合来实现数字信号的传输，如调幅-调相等，从而达到某些更加好的特性。
一．星座图基本原理一般而言，一个已调信号可以表示为：（1）上式中，是低通脉冲波形，此处，我们为简单处理，假设，，即是矩形波，以下也做同样处理。
假设一共有（一般总是2的整数次幂，为2，4，16，32等等）个消息序列，我们可以把这个消息序列分别映射到载波的幅度，频率和相位上，显然，必须有才能实现这个信号的传输。
当然，我们也不可能同时使用载波信号的幅度、频率和相位三者来同时携带调制信号，这样的话，接收端的解调过程将是非常复杂的。
其中最简单的三种方式是： (1.当和为常数，即时，为幅度调制(ASK。
(2.当和为常数，即时，为频率调制(FSK。
(3.当和为常数，即时，为相位调制(PSK。
我们也可以采取两者的结合来传输调制信号，一般采用的是幅度和相位结合的方式，其中使用较为广泛的一项技术是正交幅度调制(MQAM。
我们把（1）式展开，可得：（2）根据空间理论，我们可以选择以下的一组基向量：其中是低通脉冲信号的能量，。
这样，调制后的信号就可以用信号空间中的向量来表示。
当在二维坐标上将上面的向量端点画出来时，我们称之为星座图，又叫矢量图。
也就是说，星座图不是本来就有的，只是我们这样表示出来的。
L050通信-LTE-PHICH 星座图解释
Why does the PHICH constellation show 3 points along the Q axis, including one at the origin?PrintRSSModified: 2008/12/02 16:50 by Pablo Estrada - Uncategorized» eNodeB Transmitter Measurements» UE Transmitter Measurements» Why does the PHICH constellation show 3 points along the Q axis, including one at the origin?Why does the PHICH constellation show 3 points along the Q axis, including one at the origin?Note this is just one of many possible constellation cases, chosen here for simplicity. More complex constellations are easily generated but not discussed here.To understand this, please first consider how PHICH is generated / modulated / assigned.First, consider: 1 PHICH in 1 PHICH group. 1 PHICH group occupies 12 RE (resource elements) which are in 3 collections of 4 RE each, distributed across the frequency domain. In other words, there are "3 groups of 4 subcarriers," but please do not use the word "group" this way, as it has a special meaning for PHICH group.PHICH is BPSK modulated (with +45 deg rotation).Original BSPK modulationConsider the example of sending "ACK" - ACK is represented by the 3-bits 111.To send bit 1, subcarrier is modulated by [1,j] constellation point (ignoring the I/Q mapping 1 -> -1).To send 111, modulate 3 subcarriers this way. All would have have the same constellation point.The next step is to perform bit-wise multiplication with 1 of 8 possible orthogonal sequences. See page 58 of 36.211 v8.4.0 (2008-09), table 6.9.1-2. For example, w(0) = [+1 +1 +1 +1]. The result of this multiplication would be: [+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1]. There are 12 bits, and these are mapped to 12 resource elements (subcarriers).Notice, in the case of w(0), the amplitude/phase of the constellation point did not change, since w(0) = [+1 +1 +1 +1]. Now consider the example of w(1) = [+1 -1 +1 -1]. If we do the bitwise multiplication with ACK, this results in [+1 +1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 -1]. Thus, the constellation point might now be on the opposite BPSK location: [-1 -j]. Or, it might be phase rotated +90 deg or -90 deg. So now we have new constellation points possible.We will ignore scrambling - this will further randomize the constellationpoints.BSPK modulation after randomizationFinally, consider now the case where there is more than 1 PHICH in the same PCHICH group.The 2nd PHICH goes through the same procedure as above, but before mapping to resource elements and modulation on the subcarriers, we must perform a summation of all the different PHICHs in the same PHICH group, according to page 60, 36.211 v8.4.0 (2008-09) section 6.9.3. When this summation is done, the result is a constellation diagram with 3 locations vertically aligned on the Q axis (I = 0).New constellation points after PHICH CDM (code domain multiplexing) summing。
星座图 通信原理名词
星座图通信原理名词
星座图是一种通信技术，它是一种在收发信息中执行各种功能的有效策略。
它是一种可以在收发端之间发送数据的技术，有助于提供可靠性和效率。
星座图是一种广泛使用的通信技术，它被用来控制航空飞行器，有助于通过电子设备传输声音和图像数据，还可以实现计算机之间的信息交换。
它还可以通过收发端之间的星座图配置解决方案来提供多种数据传输。
星座图可以极大地提高信息传输的效率，可以有效地降低传输中出现的故障或误码。
它可以实现高速率，大容量的数据传输，帮助提高工作效率。
星座图可以通过对信号进行分解，分段，延长传播距离和穿越障碍物，为接收方提供清晰的信号，这正是它的特点。
星座图的关键要素包括序列控制协议，信号编码和解码，调制和解调，信道分配，检测奇偶性，纠错编码等等。
星座图的功能大致可以分为数据传输，对信号的解析，信号的发送，传输路径的设置，信号的处理，多路复用，多种方法获得信息，纠错技术和保证信息传输质量等。
星座图通信已经在日常生活中得到了广泛的应用，包括互联网，广播电视，移动通信，卫星通信，无线电通信等。
它已经成为当今社会交流技术的重要部分，改变了人们的交流方式。
通信基础 - 星座图的原理和应用
星座图的原理和应用
I、Q调制和星座图 数据经过信道编码之后，被映射到星座图上。下面讨论星座图的概念。图1就是QAM调 制器的基本原理框图，这里包含几个主要的概念：什么是I、Q调制；数字信号怎样映射到 极坐标上面。 什么是I、Q调制，为什么要采用I-Q调制 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。 图1中的QAM调制器中I和Q信号来自一个信号源，幅度和频率都相同，唯一不同的是Q 信号的相位与I信号相差90o。具体关系如图2所示，当I的幅度为1的时候，Q的幅度为0，而 当I的幅度为0的时候，Q的幅度为1，两个信号互不相干，相位相差90o，是正交的。
4
图3
图 4 表示极坐标和直角坐标的转换
Mag
M I 2 Q2
Phase
atan
Q I
I、Q调制的主要优点是：既便于将两个独立信号分量组合成一个复合信号；相应地也 可以将其复合信号分解为两个独立的部分。大多数数字调制是在I、Q平面上将数据映射为 许多离散的点，我们称这些点为星座。当信号从一个点移向另一个点时，幅度调制和相位调 制就同时完成了。I、Q信号分别是在X轴和Y轴上的投影，合成矢量的幅度表示载波的幅度， 合成矢量与X轴的夹角表示载波相位。因此可以通过改变I 、Q驱动信号的幅度映射I-Q空间 中的任意一点。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 调制的协议针对每个调制形式规定允许的状态数量。
星座图
星座图是目前数字调制的一个基本概念。
学过通信原理或者数字通信的应该知道，要将数字信号发送出去，一般不会直接发0或者1，而是先将0,1信号（bit）按照一个或者几个组成一组，比如每两个bit组成一组，即有00,01,10,11，总共四种状态，（如果没3个bit的话是8种状态，依次类推），此时可以选择QPSK（四相位调制，对应前面00...11四种状态），QPSK 四个点组成一个QPSK的星座图，每个点与相邻的点相差90度（幅度是相同的），自己画一下就知道了，一个星座点对应一个调制符号，这样没发送一个调制符号，其信息量是发送一个bit的2倍，从而提高传输速率；
而QPSK信号接收解调的时候，则是根据接收信号与星座图上4个点的距离（一般称为欧式距离）来判断发送的是哪个信号，如果离00点最近，则判为00，否则判为其他点。
因此星座图的作用主要是在调制时用于映射（比如QPSK,16QAM,64QAM等），而接收时用于判断发送的到底是哪个点，从而正确解调数据。
星座图
低通滤 波
低通滤 波
信道
cosωct
2 sinωct
16QAM
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
57
SQAM (t) m1 (t) cosct m2 (t) sin ct
16QAM星座图中，两个 相邻信号点的距离为：
d PSK
2 A sin 16
0.39 A
d QAM
2 A 0.47 A M 1
Em φm
56
Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
2.5 频带传输 – 星座图
星座图中，当两个信号点的距离越近时，其信号波形就越接近，从 而也就越容易受到噪声的干扰而造成误判。
增加两信号点之间的距离可以增加抗干扰能力
• 增加信号发射功率，即增加信号点圆周半径 • 安排信号点在星座图中的位置，来增大两个信号点之间的距离
Wireless and Mobile Networks Technology
2.5 频带传输 2.5.4 正交调幅(QAM)
输入
串/并 变换
2到4电平 I(t) 变换
2到4电平 Q(t) 变换
输出
4到2电平 变换
并/串 变d Mobile Networks Technology
多抽样 判决
抽样 判决
cosωct
2 sinωct
16QAM
2.5 频带传输 – 星座图
正弦信号可用始于坐标原点的矢量表示，将信号点在信号平面上的 分布图就称作星座图
矢量端点距坐标原点的 距离表示信号的幅度
通信中星座图简介
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------通信中星座图简介数字通信中几种调制方式的星座图由于实际要传输的信号（基带信号）所占据的频带通常是低频开始的，而实际通信信道往往都是带通的，要在这种情况下进行通信，就必须对包含信息的信号进行调制，实现基带信号频谱的搬移，以适合实际信道的传输。
即用基带信号对载波信号的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。
因为正弦信号的特殊优点（如：形式简单，便于产生和接受等），在大多数数字通信系统中，我们都选用正弦信号作为载波。
显然，我们可以利用正弦信号的幅度，频率，相位来携带原始数字基带信号，相对应的分别称为调幅，调频，调相三种基本形式。
当然，我们也可以利用其中二种方式的结合来实现数字信号的传输，如调幅-调相等，从而达到某些更加好的特性。
一．星座图基本原理一般而言，一个已调信号可以表示为：sN (t ) ? Am g (t )cos(2? f nt ? ?k )0?t ?T（1）N ? 1, 2......N 0 m ? 1, 2.......m0 n ? 1, 2........n0 k ? 1, 2........k0上式中， g (t ) 是低通脉冲波形，此处，我们为简单处理，假设 g (t ) ? 1 ， 0 ? t ? T ，即 g (t ) 是矩形波，以下也做同样处理。
假设一共有 N 0 （一般 N 0 总是 2 的整数次幂，为 2， 4，16，32 等等）个消息序列，我们可以把这 N 0 个消息序列分别映射到载波的幅度 Am ，频率 f n 和相位 ?k 上，显然，必须有N0 ? m0 ?1/ 9n0 ? k0才能实现这 N 0 个信号的传输。
星座编码在通信系统中的应用研究
星座编码在通信系统中的应用研究第一章引言星座编码是一种常见的数字调制技术，广泛应用于现代通信系统中。
它通过将数字信号映射到一组符号中，来实现对信号的传输。
该技术具有高效性、灵活性和可靠性等优点，因此被广泛应用于卫星通信、移动通信、无线电频谱管理等领域。
本文主要探讨星座编码在通信系统中的应用研究。
第二章星座编码的基本原理星座编码是数字调制技术的一种形式，它将数字信号映射到一组符号中。
这些符号通常表示为星座上的点，因此被称为星座点。
星座点的位置和数量取决于编码方式和调制方案。
例如，16QAM （16进制正交振幅调制）使用4位二进制码将信号映射到16个星座点上，其中每个点代表一个符号。
星座图如图1所示。
图1 16QAM星座图星座编码主要包括两个过程：映射和符号调制。
映射过程是将离散数字信号映射到星座点上的过程。
符号调制是将星座点上的符号调制成连续的模拟信号。
其中，最常见的星座编码方式包括4QAM、16QAM、64QAM和256QAM等。
这些星座编码方式的差异在于星座点的数量和间隔。
第三章星座编码在通信系统中的应用星座编码在通信系统中的应用非常广泛，其主要应用领域包括卫星通信、移动通信、无线电频谱管理等。
以4G移动通信为例，在4G系统中，星座编码主要用于物理层的数据传输和控制信息传输。
移动通信系统采用星座编码技术，可以有效地利用无线电频谱资源，提高数据传输速率和传输可靠性。
星座编码在卫星通信系统中的应用也很广泛。
对于低轨卫星通信系统来说，由于信号距离较近，信号传输过程中的通道噪声和干扰较大，采用星座编码可以减小信号传输过程中的误码率。
对于地球同步轨道卫星通信系统来说，使用星座编码可以提高数据传输速率和传输容量。
星座编码在无线电频谱管理中也有广泛应用。
在频谱管理中，星座编码可以用于频率调制、频率扫描和信号检测等方面。
利用星座编码技术，可以更加精准地识别和管理各种无线电信号，从而提高频谱利用效率和管理效率。
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数字通信中几种调制方式的星座图由于实际要传输的信号（基带信号)所占据的频带通常是低频开始的,而实际通信信道往往都是带通的,要在这种情况下进行通信，就必须对包含信息的信号进行调制，实现基带信号频谱的搬移，以适合实际信道的传输.即用基带信号对载波信号的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。
因为正弦信号的特殊优点(如:形式简单，便于产生和接受等），在大多数数字通信系统中，我们都选用正弦信号作为载波.显然,我们可以利用正弦信号的幅度，频率，相位来携带原始数字基带信号,相对应的分别称为调幅，调频，调相三种基本形式.当然,我们也可以利用其中二种方式的结合来实现数字信号的传输，如调幅－调相等,从而达到某些更加好的特性。
一．星座图基本原理一般而言，一个已调信号可以表示为：()()cos(2)N m n k s t A g t f t πϕ=+0t T ≤<(1）00001,2......1,2.......1,2........1,2........N N m m n n k k ====上式中,()g t 是低通脉冲波形,此处，我们为简单处理，假设()1g t =,0t T <≤，即()g t 是矩形波，以下也做同样处理。
假设一共有0N (一般0N 总是2的整数次幂，为2，4，16，３2等等)个消息序列,我们可以把这0N 个消息序列分别映射到载波的幅度m A ，频率n f 和相位k ϕ上，显然，必须有 0000N m n k =⨯⨯才能实现这0N 个信号的传输。
当然,我们也不可能同时使用载波信号的幅度、频率和相位三者来同时携带调制信号，这样的话,接收端的解调过程将是非常复杂的。
其中最简单的三种方式是：（1）.当n f 和k ϕ为常数，即0000,1,1m N n k ===时,为幅度调制(A ＳK ）。
（2）．当m A 和k ϕ为常数，即00001,,1m n N k ===时，为频率调制（FSK)。
（３）.当m A 和n f 为常数,即00001,1,m n k N ===时，为相位调制（PSK)。
我们也可以采取两者的结合来传输调制信号,一般采用的是幅度和相位结合的方式,其中使用较为广泛的一项技术是正交幅度调制（MQAM ）。
我们把（1）式展开,可得：()()cos 2cos ()sin 2sin N m n k m n k s t A g t f t A g t f t πϕπϕ=-(()cos )cos 2(()sin )sin 2m k n m k n A g t f t A g t f t ϕπϕπ=- （２）根据空间理论,我们可以选择以下的一组基向量:()cos 2,()sin 2]n n t f t t f t ππ其中g ε是低通脉冲信号的能量,20()Tg g t dt T ε==⎰。
这样,调制后的信号就可以用信号空间中的向量cos sin ]m k m k ϕϕ来表示.当在二维坐标上将上面的向量端点画出来时，我们称之为星座图,又叫矢量图。
也就是说,星座图不是本来就有的,只是我们这样表示出来的。
星座图对于判断调制方式的误码率等有很直观的效用。
由此我们也可以看出，由于频率调制时,其频率分量始终随着基带信号的变化而变化，故而其基向量也是不停地变化,而且，此时在信号空间中的分量也为一个确定的量.所以，对于频率调制,我们一般都不讨论其星座图的。
二.星座图的几个例子下面我们就除频率调制之外的其他几种调制方式分别说明。
1．ＭASK 调制MA ＳK 调制是多进制幅度调制，故其载波频率c f 和相位()ϕϕ一般取=0为一常数,于是，其已调信号可以写成：()()cos 2cos 2m m c m c s t A g t f t A f t ππ== (21)m A m M d =+-， 01.....1m M =-，2d 是两相邻信号幅度之间的差值，此时,每个已调信号的波形可携带2log M 比特的信息.基向量为:2]c f t π,式中20()Tg g t dt T ε==⎰。
则ＭA ＳK 调制信号可以用信号空间中的向量为：]m m s =来表示,其星座图是在X 轴上的一些离散的点。
ASK constellation图 一在Ｍat ｌａb 中自带了画星座图的函数，上面的图调用了modmap （'a ｓｋ’,8）。
2.ＭPS Ｋ 调制MPS Ｋ 是多进制相位调制，是利用载波的多种不同相位来表征数字信息的调制方式。
分为绝对相位调制和相对相位调制，此处，我们仅对绝对相位调制进行讨论。
对于一个M 相相位调制，其已调信号可以表示为：22()()cos(2)cos(2)m c c m ms t Ag t f t A f t M Mπππθπθ=++=++0,1.....1m M =-其中A 信号幅度,c f 是载波频率, θ为初始相位。
选择一组基向量：()cos 2,()sin 2]c c t f t t f t ππ其中20()Tg g t dt ε=⎰。
则信号空间的向量表示为:22cos(sin()]m mM Mππθθ++图二中分别画出2,4M =时候的星座图。
当2M =时,一般取0θ=,载波的相位只有0π和，分别代表01和，如(ａ）所示;当4M =时，取0θ=,则载波的相位分别为30,,22πππ和，如(ｂ)所示；若取4πθ=，则载波的相位分别为357,4444πππ，和,如（c)所示。
(a ） 2M =，0θ= （ｂ） 4M =,0θ=（c) 4M =，4πθ=图 二3。
正交幅度调制（ＭQAM ）一个MQAM 信号可以看成是在两个正交载波上进行幅度调制的叠加：()()cos 2()sin 2m mc c ms c s t A g t f t A g t f t ππ=+cos 2sin 2mc c ms c A f t A f t ππ=+其中()g t 是低通脉冲波形,此处我们仍然假设为矩形波.c f 是载波频率，,mc ms A A 是一组幅值，0,1.....1m M =-，这样可以将不同的信号序列映射到不同的幅值电平上. 选择基向量：()cos 2()sin 2]c c t f t t f t ππ其中20()Tg g t dt ε=⎰。
In-phaseQ u a d r a t u r eQASK Constellation-7-5-3-11357In-phaseQ u a d r a t u r eQASK Constellation(a ） M ＱAM-16的星座图 (ｂ） MQ ＡM —６4的星座图 图 三则MQAM 信号在空间中可以表示为：]mc ms这样可以得到MQAM 调制的星座图。
如图三所示。
以上是MQAM 调制的方形星座图,我们还可以画出ＭQ ＡM 调制的圆形星座图。
()cos 2sin 2m mc c ms c s t A f t A f t ππ=+cos(2)(cos )cos 2(sin )sin 2m c m m m c m m c A f t A f t A f tπθθπθπ=-=+其中,m A =arctan()m mc ms A A θ=，于是，我们可以把MQAM 调制看成是幅度调制和相位调制的结合.我们选取()cos 2()sin 2]c c t f t t f t ππ作为基向量。
则在信号空间中可以表示为:cos sin ]m m m m θθ这样我们可以画出上面的圆形的MQAM 调制的星座图。
三．星座图的作用下面简要说明一下星座图在实际情况中的应用。
前面已经说了,星座图对于判断调制方式的误码率等有很直观的效用。
下面我们利用Matl ａb 对于QPS Ｋ（M=４)调制举一个例子来说明：分别选取信噪比为0dB ， 10dB ， 20ｄＢ,在接收端观察接收到的信号向量. 程序：Ｆd=1；%消息序列的采样速率 F ｓ=３;%已调信号的采样速率 M ＝4;ｆｏr S ＮＲ_dB=０：10：2０Ｅb_N ０＝10＾(SNR_d Ｂ／１0); s ｇｍa=sqr ｔ（1/（8*E ｂ＿Ｎ0）);ｘ=randin ｔ（10，１，Ｍ);％产生0,1，2，3等概分布的10个序列作为消息序列 y=d ｍｏdce(x ，Ｆｄ,Fs ，’psk’，M)；%对ｘ进行数字基带调制，方式为Q ＰS Ｋ ｙnoise=ｙ+sqrt(F ｓ/F ｄ）*sgma ＊（ra ｎｄn （length （y)，1）+ｊ＊ｒan ｄn （le ｎgth （y ）,1))；％模拟信道，加噪 figure （SNR_dB ＋１）axis （[-１.２,１.２,-１．2，1.2］) hold onfor i=０:M —１p ｌot （ｃos(2＊pi ＊i/M),sin （2＊ｐi*i/Ｍ）,’。
＇，’Marke rSize ＇,20）％完美的星座图e ｎdｐlot(y ｎoise ，’+’)％接收端实际接收到的信号的矢量图 ho ｌｄ off end(a ） ＱＰSK ＳN Ｒ=0d Ｂ (ｂ） Q ＰSK SNR=1０ｄB-1-0.500.51-1-0.500.51(c) Q ＰSK ＳNR ＝20d Ｂ图 三 分析：如图三所示,其中黑点是没有加入噪声时的实际情况噪声条件下的信号映射到空间中的矢量图，而加号(+)是在信道传输中.由此我们可以看出此时系统近似的误码率。
(ａ)是信噪比是0dB 时的情况,由于此时的噪声很大（其能量和要传输的信号一样大)，在星座图上可以看出,信号受噪声影响很大,与理想情况下的矢量点偏离较远,误码率也就很高。
（b）是信噪比是10dB时的情况，此时的噪声的能量是要传输信号能量的十分之一.我们可以看出,在信号空间中实际信号的分布比较集中了，误码率明显降低.（c)信噪比是20dＢ时的情况，此时的噪声的能量是要传输信号能量的百分之一。
我们可以看出,在信号空间中实际信号的分布非常集中了，此时的误码率已经是非常低了。
[参考书目］：1.樊昌信等．通信原理(第五版) 国防工业出版社2．曹志刚等. 现代通信原理清华大学出版社3.Proａｋis 现代通信系统—-使用Maｔlab 刘树棠译西安交通大学出版社4。
钟麟等Maｔlaｂ仿真技术与应用教程国防工业出版社。