通信系统/正交幅度调制

正交幅度调制 (QAM) 调制系统是最流行的M 进制方案。

定义

考虑一个有两个载波而不是单个载波的系统，就像我们到目前为止在调制方案中所考虑的那样。一个是正弦波，另一个是相同频率的余弦波。由于这两个波是正交的，我们可以将它们同时用于一个通道，而不会丢失任何一个波的信息。如果两个波具有相同的频率 f，我们可以写出通用符号 s 的方程

$s(t)=A_{k}\sin(ft)+B_{k}\cos(ft)$

这样，我们可以通过简单地改变 A 和 B 的值来创建多个符号。这个方程可以分成两个部分

• $A_{k}\sin(ft)$ 称为方程的“同相”分量。
• $B_{k}\cos(ft)$ 称为方程的“正交”分量。

一个写成正弦加余弦之和的方程被称为“正交形式”。如果我们将这两个分量组合成一个单一波形，如下所示

$s(t)={\sqrt {A_{k}^{2}+B_{k}^{2}}}\cos(ft+\tan ^{-1}(B_{k}/A_{k}))$

这种形式称为方程的“极坐标形式”。

星座图

如果我们以 A 的值为 X 轴，以 B 的值为 Y 轴绘制图形，就会得到一个称为星座图的图形。这些图被称为星座图，因为它们的形状和布局与天文星图相似。每个符号的 A 和 B 值都会被绘制出来（“星”），并且它们之间的各种测量值用于确定系统的信息。在星座图上，我们可以看到一些规则

1. 星座图上各点之间的距离越远，在有噪声的情况下它们被误认为彼此的可能性就越小。
2. 各点离原点越近，发送所需的功率就越少。
3. 点越多，在固定符号率的情况下数据速率（比特率）就越快（更多符号）。
4. 点越少，区分它们所需的硬件就越简单、越便宜（更少的符号，接收器中的阈值更少）。

由于这些原因，没有一个单一的“最佳”星座图，而是由工程师选择最适合系统的点。换句话说，需要在速度、性能和硬件成本之间进行权衡。这些权衡可以通过将星座点放置在星座图上的不同位置来实现。

QAM 的优点

通过利用幅度和相位变化来提高传输效率。

减少或消除由调制边带附近连续载波引起的互调干扰。

进一步阅读

正交幅度调制 (QAM) 调制系统是最流行的 M 进制方案。

定义

假设我们有两个载波。一个是正弦波，另一个是余弦波。由于这两个波是正交的，我们可以同时使用它们，而不会丢失任何一个波的信息。如果两个波具有相同的频率 f，我们可以写出通用符号 s 的方程

$s(t)=A_{k}\sin(ft)+B_{k}\cos(ft)$

这样，我们可以通过简单地改变 A 和 B 的值来创建多个符号。这个方程可以分成两个部分

• $A_{k}\sin(ft)$ 称为方程的“同相”分量。
• $B_{k}\cos(ft)$ 称为方程的“正交”分量。

一个写成正弦加余弦之和的方程被称为“正交形式”。如果我们将这两个分量组合成一个单一波形，如下所示

$s(t)={\sqrt {A_{k}^{2}+B_{k}^{2}}}\cos(ft+\tan ^{-1}(B_{k}/A_{k}))$

这种形式称为方程的“极坐标形式”。

星座图

如果我们以 A 的值为 X 轴，以 B 的值为 Y 轴绘制图形，就会得到一个称为“星座图”的图形。如果 A 和 B 具有离散值，那么星座图将显示与 A 和 B 坐标值相对应的点。它被称为星座图，因为不同点的布局可能非常类似于天空中的星星的布局。

在星座图上，我们可以看到一些点

1. 各点之间的距离越远，它们被混淆的可能性就越小。
2. 各点离原点越近，发送所需的功率就越少。

1. 点越多，在固定符号率的情况下数据速率（比特率）就越快。
2. 点越少，区分它们所需的硬件就越简单、越便宜。

由于这两个原因，没有一个单一的“最佳”星座图，而是由工程师选择最适合系统的点。通过手动放置点，工程师能够在系统功率和每符号比特数（以及由此产生的比特率）之间进行权衡。