星座图对数字通信系统的优化作用

在通信领域，星座图类似于眼图，也是分析信号时域特性的利器。星座图可理解为是信号矢量端点的分布图，因此可用极坐标来描述，极坐标中的一个点代表一个码元。需要注意的是，若为二进制数字调制，这个码元代表“0”或“1”；若为四进制数字调制，这个码元可能代表“00”“01”“10”或“11”四个状态中的某一个，以此类推。

在星座图中，点与原点间的连线代表码元载波的幅度，连线与横坐标的夹角为该码元载波的相位。横坐标一般记为I轴，纵坐标一般记为Q轴。如图 7-4-1 所示。

图7-4-1　信号星座图

在星座图中，点与原点间距离越大，其物理意义意味着信号能量越大；相邻两个点的距离越大，其物理意义代表信号抗干扰能力越强。(www.xing528.com)

图 7-4-2 所示为 8ASK、8PSK、16PSK 系统的星座图。从图中不难看出，8ASK 的信号点是分布在一条直线上的，而8PSK的信号点则分布在一个圆周上。很明显，8ASK 系统中两信号点的距离小于8PSK系统，故8PSK系统抗干扰能力强于8ASK系统。对于8PSK和16PSK系统来讲，16PSK系统两信号点的距离明显小于8PSK系统，这就意味着在相同噪声条件下，16PSK系统将有更高的误码率。当两个信号点的距离越近时，其信号波形就越接近，也就越容易受到噪声的干扰而造成误判。

图7-4-2　8ASK、8PSK、16PSK系统的星座图

为了增加两信号点的距离，可以采用增加发射功率的方法，即增加圆周半径。但在许多通信系统中，发射功率常常受到限制。所以，在不增加信号平均功率的前提下，通过安排信号点在星座图中的位置，可以增大两个信号点之间的距离，从而降低系统的误码率。正交振幅调制就是基于这种思想，将幅度调制和相位调制联合起来构建的一种新的调制方式。