正交振幅调制(QAM)：原理、频谱利用率与误码率分析

"本文主要介绍了正交振幅调制（QAM）的基本原理，包括调制和解调方法，以及其在频谱利用率和误码率方面的特性。此外，还探讨了QAM在systemView软件中的仿真实现，并通过仿真结果分析了QAM系统的性能。" 在数字通信中，QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）是一种常见的调制技术，因其高效的频谱利用率而被广泛采用。QAM系统通过同时改变两个正交载波的幅度来编码信息，使得在同一带宽内可以传输两路并行的数字信号。 2.2相干解调是QAM信号的接收过程，它使用正交相干解调技术。QAM信号经过低通滤波器去除高频成分，然后通过抽样判决恢复原始的L电平信号，再转化为二进制基带信号。考虑到实际传输中可能存在的载波相位偏移和加性高斯噪声，解调公式包含了这些因素的影响。 3. 频谱利用率是衡量通信系统效率的关键指标。对于输入数据码率为R的QAM系统，经过2.L电平变换后，每路码率变为R/2，基带带宽为R/(2log2L) MHz。双边带调制的带宽是R/(log2L) MHz。实际中，考虑到滤波器的升余弦滚降特性，带宽会增加，频谱利用率则为1092/(1+α)(b/s·Hz)。表1列出了不同QAM模式的频谱利用率。 4. 误码率计算部分讨论了M进制QAM系统的错误概率。QAM系统的误码率可以通过等效的PAM系统计算，对于偶数M的情况，可以得到精确的结果，而对于奇数M，需要最佳距离量度的判决器来获得误码率的上限。 5. 作者在systemView中设计并实现了QAM调制解调的仿真电路图，包括串/并转换、抽样判决和并/串转换三个子系统，通过仿真观察调制解调的波形、星座图和功率谱密度，从而分析QAM系统的性能。 QAM调制技术在提高通信系统的容量和频谱利用率方面表现优秀，同时，通过仿真分析可以进一步优化系统设计，确保通信的可靠性和稳定性。在频谱资源紧张的现代通信环境中，QAM技术显得尤为重要。