kaiyun全站网页版登录 连续相位QAM调制原理

发布于:25-08-02 播放次数:

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经过深入剖析,我们注意到QAM调制技术中存在较为频繁的相位突变现象,此类突变会引发显著的谐波成分。鉴于此,若能在确保QAM调制所需相位分辨度的条件下,尽可能降低或消除这些相位突变,便能显著减少谐波成分,进而有效提升频谱使用效率,并且不会对QAM的解调效果造成负面影响。文献中阐述了适用于QPSK调制的相位连续化策略,本研究在此基础上,发展了一种连续相位QAM调制技术,同时针对QAM调制的特性,对电路设计进行了相应的优化。

2 连续相位QAM调制原理

QAM调制原理如图1所示。QAM调制的表达式一般可表示为

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在此公式中,Am等于dm乘以A,Bm等于em乘以A,其中A代表一个恒定的振幅值,而(dm,em)这两个值则是根据输入的数据来确定的。

利用三角函数关系对(1)式进行变换可得

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其中

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Cm、θm分别表征QAM调制信号在一个码元区间

m一1大于T,mT区间内的信号振幅及相位值。相应地,在紧随其后的码元区间内,

mT,m+1>T)内,QAM调制信号可表示为

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通过对比(2)式与(4)式,我们可以观察到在常规的QAM调制过程中存在一个相位跳变的变量θ。这种相位跳变现象会导致调制信号的谐波成分增加,进而使得频带宽度得以扩展。信息多集中在频谱峰值附近开yun体育app官网网页登录入口,而在谐波中几乎找不到有用信息。因此,为了提升频谱的利用率,我们可以在确保每个码元主要区域相位稳定的基础上,尝试在信号相邻码元的转换区域内,逐点逐步调整相位值,直至达到下一个码元的主要部分。这样,信号相邻码元间的转换区域内的最大相位差值可以接近于零,既满足了QAM调制对相位差的需求,又减少了相位变化时的突变,有效降低了谐波成分。

根据以上分析,连续相位QAM调制原理可用如下的公式表示

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其中

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该函数被称作连续化函数,其中2τ代表过渡区的宽度,而码元的其余部分则被认定为码元的主要部分。之所以选择这种连续性的函数,是因为sin函数的值域介于-1和+1之间,并且其曲线非常平缓。因此,S(t)的值域也随之确定。借助公式(5)和(6),我们可以确保相位在2τ的过渡区间内实现θ的变化,即从θm到θm+1的转换是在这个过渡区间内逐步完成的。这种变化方式与常规QAM调制的相位突变有所不同。过渡区结束后,当进入一个码元的核心阶段,相位已调整至与输入数据相匹配的相位值θm+1。这一调整不仅满足了QAM调制中相位转移的需求,还达到了用连续相位变化替代突跃变化的目标。

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图2(a)和(b)展示了运用常规QAM与连续相位QAM进行调制的波形图(以16QAM为例,选择过渡区宽度为码元周期的1/4)。为了便于观察,图中对两个邻近码元的波形进行了截取、叠加并放大,其结果呈现于图3之中。图中展示的是经过常规16QAM调制的两个相邻码元的波形虚线,观察图3,我们可以发现,从当前码元至下一码元间存在明显的跳跃变化,而采用连续相位16QAM调制的信号转换线在过渡区域则显得相对平缓,这一点在图中的实线部分有明确体现。过渡区结束之后,当进入每个码元的核心区域时,连续相位QAM的相位已经与输入数据所匹配的相位相吻合,因此在这个区域内,两种不同的调制技术的波形呈现出一致性,导致图3中的虚线部分被实线所取代。

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3 连续相位QAM解调原理

如图4所示,普通QAM的解调流程,在引入连续化相位技术后,流程上并未发生显著变化。正如前文所述,在实施连续相位QAM调制时云开·全站体育app登录,每个码元的主要相位区间依然与常规QAM调制保持一致,用以展示相位的变化。区别仅在于过渡区域。因此,在解调过程中,只需在低通滤波器之后进行抽样,确保抽样值位于每个码元的主要区间,尤其是位于码元的中心位置,所得结果将与常规QAM解调后的结果相同。图5(a)和(b)展示了普通16QAM与连续相位16QAM解调得到的同向支路波形图,而图6(a)和(b)则呈现了这两种解调方式在正交支路上的波形。在图6中,虚线部分表示经过低通滤波处理后的波形。通过对比这两种情况下的波形,我们可以发现,连续相位QAM与普通QAM在解调后的波形差异仅体现在相位变化的过渡区域,而主要部分则保持了一致性。经过低通滤波后的波形则几乎一致,这对判决十分有利。

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