：正交幅度调制信号(QAM)调制解调系统的性能分析

摘要正交幅度调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛使用。

由于信道资源越来越紧张，许多数据传输场合二进制数字调制已无法满足需要。

为了在有限信道带宽中高速率地传输数据，可以采用多进制(M进制，M>2)调制方式，MPSK则是经常使用的调制方式，由于MPSK的信号点分布在圆周上，没有最充分地利用信号平面，随着M值的增大，信号最小距离急剧减小，影响了信号的抗干扰能力。

MQAM称为多进制正交幅度调制，它是一种信号幅度与相位结合的数字调制方式，信号点不是限制在圆周上，而是均匀地分布在信号平面上，是一种最小信号距离最大化原则的典型运用，从而使得在同样M值和信号功率条件下，具有比MPSK更高的抗干扰能力。

关键词：QAM 调制解调星座图误码率目录摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

前言 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

一基本原理 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

1.1硬件方面 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1.1芯片SHT10介绍.................................................................. 错误！未定义书签。

1.1.2 CC2530介绍........................................................................ 错误！未定义书签。

1.2软件方面 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

1.2.1 zigbee协议介绍................................................................ 错误！未定义书签。

1.2.2 zigbee协议栈结构............................................................ 错误！未定义书签。

二系统分析 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

三详细设计 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

3.1 总体软件结构图............................................................................. 错误！未定义书签。

3.2硬件模块设计.................................................................................. 错误！未定义书签。

3.3 编码 ................................................................................................ 错误！未定义书签。

四总结 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。

五参考文献 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

六致谢 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。

附录 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

第一章前言随着现代通信技术的发展，特别是移动通信技术高速发展，新的需求层出不穷，促使新的业务不断产生，因而导致频率资源越来越紧张。

在有限的带宽里要传输大量的多媒体数据，频谱利用率成为当前至关重要的课题。

16QAM技术因为具有高频谱利用率、高功率谱密度等优势，被广泛应用于高速数据传输系统.在很多宽带应用领域，比如数字电视广播，Internet宽带接入，QAM系统都得到了广泛的应用。

QAM也可用于数字调制。

数字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM 等调制方式。

其中，16QAM和32QAM广泛用于数字有线电视系统。

无线通信技术的迅猛发展对数据传输速率、传输效率和频带利用率提出了更高的要求。

选择高效可行的调制解调手段，对提高信号的有效性和可靠性起着至关重要的作用。

由于QAM已经成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。

关于调制解调技术的仿真研究对于QAM理论研究和相关产品开发具有重要意义。

目前，我国的有线电视采用DVB-C标准。

DVB系统的信源编码统一使用MPEG-2编码。

模拟信号经抽样、量化、编码后形成的数字基带信号，其码率很高，占用的频带也很宽。

QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是用两个调制信号对频率相同、相位正交的两个载波进行调幅，然后将已调信号加在一起进行传输或发射。

在NTSC制和PAL制中形成色度信号时，用的就是正交调幅方式将两个色差信号调制到色度副载波上。

在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一，随着微蜂窝(Microcell)和微微蜂窝(Picocell)系统的出现，使得信道的传输特性发生了很大变化，接收机和发射机之间通常具有很强的支达分量，以往在蜂窝系统中不能应用的但频谱利用率很高的QAM已引起人们的重视，许多学者已对16QAM及其它变型的QAM在PCN中的应用进行了广泛深入地研究。

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。

第二章调制及解调原理2.1 调制及解调的相关概念调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。

广义的调制分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。

载波调制，就是用调制信号去控制载波的参数的过程，即使载波的某一个或某几个参数暗中啊调制信号的规律而变化。

调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。

未受调制的周期性震荡信号称为载波，它可以是正弦波，也可以使非正弦波（如周期性脉冲序列）。

载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。

基带信号对载波的调制是为了实现下列一个或多个目标：第一，在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间的。

为了获得较高的辐射效率，天线的尺寸必须与发射信号波长相比拟，而基带信号包含的较低频率分量的波长较长，只是天线过长而难以实现。

但若通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上，是已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配，这样就可以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。

第二，把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。

第三，扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。

因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用。

解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。

解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。

相干解调时，为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波。

本课题采用的是相干解调2.2 正交振幅调制系统2.2.1 正交幅度调制技术及QAM正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）是一种矢量调制，也是一种振幅和相位联合键控。

它是将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号。

正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。

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。

这样与之作幅度调制（AM ）相比，其频谱利用率高出一倍。

8/15π图 1 8PSK 信号相位随着M 的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容限随之减小，误码率难于保证。

为了改善在M 大时的噪声容限，发展出了QAM 体制。

在QAM 体制中，信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。

这种信号的一个码元可以表示为 0()cos() (1)k k k s t A t kT t k T ωθ=+<≤+ （2—1）式中：k=整数；k A 和k θ分别可以取多个离散值。

式（2—1）可以展开为00()cos cos sin sin k k k k k s t A t A t θωθω=- （2—2）令 X k = A k cos θk ， Y k = -A k sin θk则式（2—1）变为00()cos sin k k k s t X t Y t ωω=+ （2—3）k X 和k Y 也是可以取多个离散的变量。