信道编码64QAM

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信道编码64/256 QAM

信道编码概念

数字信号传输有许多优点，但数字电视信号数码率太高，且在信号传输过程中不可能实现“零干扰”。数字信号由于传输过程中干扰的影响，会使接收端发生错误的判决，从而降低传输的可靠性，随着传输速度的提高，可靠性的问题更为突出。有线电视传输数据要求误码率小于10-5，因此在传输前要进行多种处理，这些处理包括为了提高传输效率的有效性编码或称信源编码，为了提高信息传输可靠性的可靠性编码或称信道编码。信道编码的本质是增加通信的可靠性，或增加整个系统的抗干扰性。信道编码的作用主要有两点：一是使码流的频谱特性适应通道的频谱特性，从而使传输过程中能量损失最小，提高信号能量与噪声能量的比例，减小发生差错的可能性；二是增加纠错能力，使得即便出现差错也能得到纠正。

正交振幅调制（QAM ）系统

调制在D V B 系统中具有十分重要的作用，通过调制可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。DVB 传输系统是基于数字传输技术，因此采用的调制技术是数字调制技术。同模拟信号调制一样，数字信号的调制也是用要传输的信号去控制载波的幅度、频率和相位。由于数字信号是离散的值，如同开关信号一样，故把数字信号的调制称为键控，相应地，数字调制信号称为键控信号。D V B 系统的调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，它利用多进制数字基带信号去调制载波的振幅，频率或相位，调制载波的幅度称为幅度键控，调制载波的频率称为频率键控，调制载波的相位称为相位键控。

正交振幅调制（QAM），它的调制效率高，对传输途径的信噪比要求高，具有带宽利用率高，抗噪声强等特点，适合有线电视电缆传输；我国有线电视网中广泛应用的DVB-C 调制即QAM 调制方式。Q A M 是幅度和相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，不同的幅度和相位代表不同的编码符号。因此，在最小距离相同的条件下，Q A M 星座图中可以容纳更多的星座点即可实现更高的频带利用率。

QAM 调制的主要功能是对复用后的数字电视信号进行调制，使其具有较高的抗干扰能力，便于在有线电视网络中传输。它是一种在6MHZ 基带带宽内正交调幅的X进制（X=2，4，8，16）的二维矢量数字调制技术，完整的表达式为X2QAM（X=2，4，8，16），抑制的载波在离频道低端大约3MhZ 处。据奈奎斯特理论，一个6M h Z 带宽采用双边带最大可以传6Mbit/s的信号流，除去开销、升余弦滚降造成的波形延展等因素，大约只能传5.4Mbit/s 的信号流。由于X2QAM调制方式中，信号流以log2X

为一组分为两路，每一路具有X 电平，每一路电平表示的信号量是log2X(Mbit/s)，所以两路信号正交调制后，能传的最大数字信号比特流为2×log2X×5.4=10.8log2X(Mbit/s)，经功率放大后与模拟电视信号混合送入有线电视系统。对Q A M 阶次的选择，主要是对传输容量和抗干扰取舍的问题。Q A M 阶次的选择，取决于传输信道的质量，传输信道的质量越好，干扰就越小，可用的阶次就越大。正交幅度调制根据电平的幅度和相位，分为16/32/64/128/256-QAM，目前，QAM最高已达到1024QAM（1024 个样点），样点数目越多，其传输效率越高。例如具有16个样点的16-QAM信号，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QAM 中规定了16 种载波和相位的组合，它的每个符号和周期传送4比特。在正交轴和同相轴上的电平幅度不再是2 个而是4 个（16QAM），因为24=16，所以能传输的数码率也将是原来的4倍。但是，也并不能无限制地通过增加电平级数来增加传输数码率，因为随着电平数的增加，电平间的间隔减少，噪声容限减小，同样噪声条件下，会导致误码增加；在时间轴上也会如此，各相位间隔减小、码间干扰增加，抖动和定时问题都会使接收效果变差。根据目前有线电视网络的质量， 选择256QAM 太临界，而选择QPSK 频谱利用率太低。

综合考虑，在DVB-C系统中，采用抗干扰能力相对适中但频谱利用率很高的64QAM 调制方式较为适宜。64QAM就是通过2-6电平变换器（26=64）将二进制信号每6个分为一组，进行串并转换，形成a1a2a3和b1b2b3，3个位共可表征8种状态，所以两路正交的六电平幅度键控信号叠加共计8 × 8=64 种。采用64QAM调制方式可在传统的8 M H Z 模拟频道带宽上传输约40Mbps 的数据流，相当于 4-8套标高清数字电视节目。

信道编码64QAM

正交移幅键控（QMA：Quadrature Amplitude Modulation）是一种目前在微波通信中常用的一种载波传输方式。

正交移幅键控信号的复包络可以写成：

其中x（t）、y（t）为多进制信号,它们所携带的信号是相互独立的。正交移幅键控包括：二电平正交调幅（2AQAM）、4电平正交调幅（4AQAM）、8 电平正交调幅（8AQAM），由于4电平正交调幅有16个状态，通常记为16QAM；8电平正交调幅有64个状态，记为64QAM，相当于8进制调制。 1.64QAM编码调制原理 多电平正交移幅键控信号可以展开为若干个二电平正交移幅键控信号的线性组合，令：

（1）

（2）

其中、 为m进制（m = 2 l）码元，取值为±1、±2 ……±（m – 1）；、 （i = 1， 2...... l），为二进制码元，取值为±1。

这样就可以把多电平正交移幅键控的包络写成：

（3）

此式中每一项都是一个2AQAM （即4PSK）的复包络，只不过具有不同的信号功率，所以64QAM的信号复包络为：

由此可以看出，64QAM的信号可以通过3个四相相移键控组合而成，实现方便。

2.64QAM与QPSK、16QAM的性能比较

　 由上表可见，64QAM的频谱利用率高（为3bps Hz），能够获得第三代移动通信中所要求的传输速率，但是同时我们也可以看到，其归一化比特信噪比与QPSK相比降低了很多，即频谱利用率的提高是在牺牲信噪比和可靠性的前提下获得的。目前的研究已经发现采用在1. 75M频段采用64QAM调制技术，信道之间的频率的干扰也会相应增加，而且传输范围大大缩减。

采用64QAM从信道利用率的角度看，可以将信道利用率提高60%，在以获得高的数据传输数率为主要目的第三代移动通信中，是一个很好的解决方案，不过，频谱利用率的提高势必要损失一些抗干扰能力，为达到相同的误码性能需要增加归一化信噪比，在设备复杂性和设备成本价格上要付出相当的代价。