文章目錄

• 前言
• 一、QAM調制？
• 二、無載波幅度和相位調制（CAP)
• 三、CAP調制與QAM調制之間的聯系（異同點）
• 四、CAP調制相比于QAM調制的優缺點
• • 4.1、優點
  • 4.2、缺點
• 五、無載波幅度和相位調制matlab程序
• 五、Reference

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前言

目前的通信系統中，QAM調制應用廣泛，因為其利用幅度和相位同時傳遞i信息，提高了頻帶利用率。目前，最高階數的QAM已達到1024-QAM即星座圖有1024個點。雖然QAM應用廣泛，但是由于其產生的信號是復數信號，無法直接應用在基于強度調制/直接檢測（IM/DD）系統中，所以一種改進的QAM調制格式對于可見光通信領域就顯得尤其重要，它就是CAP調制技術。

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一、QAM調制？

正交幅度調制（QAM）是一種將兩種調幅信號聚合在一起的調制方法。正交調幅信號由兩個頻率相同，相位相差90°的載波，分別稱為I支路信號（同相支路）和Q支路信號（正交支路），兩種被調制的載波在發送端被混合，在整體上顯示為對載波的幅度和相位同時進行調制。

圖1描述了QAM調制的系統框圖，QAM調制器的原理是發送數據首先被分為兩路，速率變為原來的1/2，在經過比特編碼器轉換為多電平信號，然后分別與一對正交的調制載波相乘，求和后輸出。采用QAM技術，要求信道帶寬要大于等于碼元速率，同時由于定時的需要，還需要增加額外的帶寬來發送定時序列。與其他的調制技術相比，QAM能夠更加充分地利用帶寬，并且有較好的抗噪聲性能。但是，在可見光通信的應用場景下，由于其傳輸的數據是復數信號，并且由于LED等光電器件的非線性效應，并不能像QAM一樣容易恢復出同頻同相的載波，所以需要一種有效的調制方式能夠應用在可見光通信系統中。

二、無載波幅度和相位調制（CAP)

CAP調制（Carrierless Amplitude and Phase,無載波幅度和相位）調制方式是一種多維多階的調制技術，它在20世紀70年代首先由貝爾實驗室提出。采用這種調制技術，可以在有限帶寬的條件下實現高頻譜效率的高速傳輸。CAP調制在調制過程沒有與載波相乘的部分，而是直接利用相互正交的成型濾波器來形成帶通脈沖信號，通過改變同相和正交支路的波形反應所傳遞的數據流，因此這種技術被稱為“無載波”。下圖所示為可見光通信系統中CAP調制解調系統框圖：

在發射端，原始的比特流進行QAM映射，然后進行與濾波器相同程度的上采樣，然后將符號的實虛部分離并分別通過相互正交的整形濾波器，而這兩個相互正交的整形濾波器就是通過對原始的脈沖整形濾波器分別乘以cos函數和sin函數而得到的，具體的可參考下圖：

其中g(t)是脈沖整形濾波器，一般采用的是平方根升余弦脈沖（SRRC）。

三、CAP調制與QAM調制之間的聯系（異同點）

CAP調制可以看作是QAM調制的一種在數字域實現的調制方式。通過對CAP調制和QAM調制在數學表達式上的分析和比較，可以發現兩者幾乎完全相同。從相同點的角度來看，兩種調制方式都是對信號進行兩路數據的分離，都有4、8、16、64階等高階調制格式。從不同點的角度看，QAM信號是在電域或者光域（模擬域）實現的，而且其傳輸的是復數信號，而CAP調制利用兩個正交的數字濾波器在數字域實現調制，其傳輸的是實數信號。

四、CAP調制相比于QAM調制的優缺點

4.1、優點

在可見光通信場景中，CAP調制不再需要電或者光的復數信號到實數信號的轉換，這種轉換通常需要一個混頻器、射頻源或者一個光IQ調制器來實現。與此同時，相比于OFDM調制，CAP調制也不再需要采用離散傅里葉變換（DFT），從而極大地減少了計算復雜度和系統的結構。

4.2、缺點

由于CAP調制“無載波”的特性，在接收端沒有同頻同相的載波來去除不同支路的分量，其眼圖的眼睛睜開程度相比于QAM會小很多。所以同步性在CAP調制中是非常重要的，采樣時間的偏移不僅會引起ISI，更會引起很高的ICI，采樣嚴格控制在眼睛的睜開點才能恢復出所需數據。

五、無載波幅度和相位調制matlab程序

具體可以參考以下CSDN資源下載鏈接：

無載波幅度和相位調制（CAP Modulation)matlab代碼，絕對可靠

該程序是博主自己科研學術中查閱資料和文獻寫出來的CAP Modulation MATLAB程序。

五、Reference

[1] 田行健. 基于室內可見光通信系統的無載波幅度相位調制技術（CAP）的研究[D].北京郵電大學,2017.
[2] K. O. Akande, P. A. Haigh and W. O. Popoola, “On the Implementation of Carrierless Amplitude and Phase Modulation in Visible Light Communication,” in IEEE Access, vol. 6, pp. 60532-60546, 2018, doi: 10.1109/ACCESS.2018.2876001.

總結

以上是生活随笔為你收集整理的无载波幅度和相位调制（CAP）与QAM调制的详细解析（可见光通信应用场景），以及CAP matlab程序下载链接的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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