news 2026/4/15 8:06:08

通信原理篇---多进制调制(1)

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张小明

前端开发工程师

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通信原理篇---多进制调制(1)

一、基础知识点回顾

1.QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)


2.升余弦滚降与无码间串扰(ISI-Free)

  • 对于滚降系数 αα 的升余弦系统:

    • 奈奎斯特带宽(最小理论带宽):

      其中 Rs​ 是符号速率(波特)

    • 实际占用带宽:

    • 因此符号速率与带宽的关系为:

    • 无 ISI 的最大符号速率就是 Rs=2BN,对应给定带宽 BB 时:

  • 比特率 Rb​ 与符号速率 Rs​


3.调制方式改变时的带宽关系

如果保持比特率 Rb​ 不变,但改变调制阶数 M:

  • 符号速率变为:

  • 所需带宽:

    或者用原来的符号速率与带宽公式换算。


二、本题解答步骤

(1)QPSK 载波相位序列(B方式)

已知输入二进制序列01100111010110

步骤

  1. 分成 2 比特一组:
    01 10 01 11 01 01 10
    注意序列长度为 14 比特,刚好 7 个符号。

  2. 假设B方式Gray映射(常见)

    • 00→ 45∘

    • 01→ 135∘

    • 11→ 225∘

    • 10→ 315∘

  3. 逐组映射:

    • 01→ 135∘

    • 10→ 315∘

    • 01→ 135∘

    • 11→ 225∘

    • 01→ 135∘

    • 01→ 135∘

    • 10→ 315∘

  4. 答案
    载波相位序列(度):

    135∘,315∘,135∘,225∘,135∘,135∘,315∘135∘,315∘,135∘,225∘,135∘,135∘,315∘

    (如果图5 B方式不是这个映射,需按图调整,但思路一致。)


(2)QPSK 系统下求最大无 ISI 传输比特率

已知:

  • 采用 α=0.25 的升余弦滚降

  • 信道带宽 B=20 MHz

  • 调制为 QPSK(m=2)

求最大无 ISI 的比特率

方法


(3)改用 16QAM,保持 Rb​ 不变,求所需带宽

已知:

  • 比特率 Rb=64 Mbps(来自第(2)问结果)

  • 16QAM:m=log⁡216=4

  • 依然 α=0.25

求所需带宽 B′


三、重要知识点总结表

概念公式与意义本题应用
QPSK 映射2 比特 → 一个相位(B 方式通常 Gray 映射)将 01100111010110 转为相位序列
升余弦滚降Rs=2B/(1+α​) (最大无 ISI 符号速率)已知 B=20 MHz,α=0.25→ Rs=32 MBaud
比特率与符号速率Rb=Rs×log⁡2MQPSK:Rb=32×2=64 Mbps
调制阶数改变相同 Rb​ 时,M 增加 → Rs​ 减少 → 所需带宽减少16QAM:Rs′=64/4=16 MBaud → B′=10 MHz

四、核心思路与常见考点

  1. 相位映射:必须根据题目给的“B 方式”矢量图确定具体映射规则(若无图,按常见的 Gray 映射做题)。

  2. 升余弦系统的带宽公式

  3. 调制阶数提升节省带宽:相同比特率下,16QAM 比 QPSK 节省一半带宽(因为符号速率减半)。

  4. 无码间串扰的条件:只要符号速率不超过 2BN2BN​,且系统满足升余弦滚降特性,就可无 ISI。

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