1、課程設計（II）通信系統仿真MQAM 在瑞利信道下的性能仿直1、課程設計目的(1) 了解MQAM多進制幅度調制技術原理(2) 在MATLAB環境下編程實現調制、解調過程(3) 在MATLAB環境下仿真不同MQAM的誤碼率，并繪制曲線(4) 比較16QAM誤比特率在理論和實際條件下的誤差2、課程設計內容本課題在MATLAB環境下，進行多進制調制在瑞利信道下進行信號傳輸的 仿真實驗，傳輸信號在發送端進行MQAM調制，并分析在不同的多進制調制下， 信號在瑞利信道下的性能，并比較。3、設計與實現過程3.1設計思想和設計流程首先進行系統的分析的設計，整個設計分為如下幾個部分：隨機序列的產生， 序列的串并

2、和并串轉換，16QAM調制，星座圖的繪制，16QAM解調，加入噪 聲，誤碼率的測量及繪圖。MQAM信號由2個獨立的基帶波形對2個相互正交的同頻載波進行調制而 構成，利用其在同一帶寬內頻譜正交的性質來實現兩路并行的數字信息傳輸。調制后的信號經信道傳輸，由于信道的非理想特性，MQAM信號會發生頻率選擇性衰減/碼間干擾、相位旋轉以及受各種噪聲的影響，這部分影響都包含 在信道模型中。數字通信中數據采用二進制數表示，星座點的個數是2的幕。常見的MQAM 形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。星座的點數越多，符號能夠傳輸的數 據量就越大。但是，如果在星座圖的平均能量保持不變的情況下增加星座點

3、，基于星座圖聚類的方法成為了數字幅相調制信號識別的重要方法之一。會使星座點之間的距離變小，進而導致誤碼率上升。因此高階星座圖的可靠性比低階要差。3.1.1調制器串并轉換單元、IQ分路單元及調制混頻器組成了 MQAM系統的調制器。將 串行數據轉換成并行數據是通過串并轉換完成的；IQ分路主要的作用是檢測調制 的要求，調制混頻器的作用是把I、Q兩路信號混頻及合成，最終形成調制信號 輸出。MQAM的調制方式有兩種：正交調幅法和復合相移法。本次仿真針對16QAM，采用正交調幅法3.1.2解調器瑞利分布是一個均值為0,方差為c2的平穩窄帶高斯過程，其包絡的一維 分布是瑞利分布。瑞利分布是最常見的用于描述平

4、坦衰落信號接收包絡或獨立多 徑分量接受包絡統計時變特性的一種分布類型。兩個正交高斯噪聲信號之和的包 絡服從瑞利分布。把接收到的信號通過正交相干解調法解調，將接收的信號分成兩路，一路與coset相乘，另一路與sin Ct相乘。然后再經過低通濾波器來濾除掉乘法器產 生出的高頻分量，獲得原先的信號。低通濾波器輸出可以通過抽樣判決恢復出原 電平信號。然后再經過并/串變換得到原數據。3.2調制、解調框圖正交調制原理框圖相干解調原理框圖3.3實現過程331clear all ;clc;echo off ;close all ;N=10000; %設定碼元數量fb=1; %基帶信號頻率fs=32;%抽樣頻率

5、fc=4; %載波頻率,為便于觀察已調信號，我們把載波頻率設的較低Kbase=2; %Kbase=1,不經基帶成形濾波，直接調制；Kbase=2,基帶經成形濾 波器濾波后，再進行調制in fo=ra ndom_bi nary(N);%產生二進制信號序列y,l,Q=qam(i nfo,Kbase,fs,fb,fc);%對基帶信號進行 16QAM調制y1=y;y2=y; %備份信號，供后續仿真用T=len gth(i nfo)/fb;m=fs/fb;nn=len gth(i nfo);dt=1/fs;t=O:dt:T-dt;subplot(211);%便于觀察，這里顯示的已調信號及其頻譜均為無噪聲

6、干擾的理想情況%由于測試信號碼元數量為10000個，在這里我們只顯示其總數的1/10plot(t(1:1000),y(1:1000),t(1:1000),l(1:1000),t(1:1000),Q(1:1000),0 35,0 0,b:);title( 已調信號(In:red,Qn:green);%傅里葉變換，求出已調信號的頻譜n=len gth(y);y=fft(y)/n;y=abs(y(1:fix( n/2)*2;q=fi nd(y1e-04);y(q)=1e-04;y=20*log10(y);f1=m/n;f=0:f1:(le ngth(y)-1)*f1;subplot(223);plo

7、t(f,y, r);grid on;title(已調信號頻譜);xlabel( f/fb );%畫出16QAM調制方式對應的星座圖subplot(224);con stel(y1,fs,fb,fc);title( 星座圖);SNR_in_dB=8:2:24;%AWG 信道信噪比for j=1:length(SNR_in_dB)y_add_noise=awg n(y2,SNRn _dB(j);%加入不同強度的高斯白噪聲y_output=qamdet(y_add_noise,fs,fb,fc);%對已調信號進行解調numoferr=0;end ;for i=1:Nif (y_output(i)=i

8、nfo(i),num oferr =num oferr+1;end ; end ;Pe(j)=numoferr/N;%統計誤碼率 end;figure;semilogy(SNR_i n_dB,Pe, redM = 2Ab;Pb = zeros(size(y);for k = 1:log2(sqrt(M)Pb_k = zeros(size(y);for i=0:(1-2A(-k)*sqrt(M) - 1Pb_k = Pb_k + (-1)A(floor(i*2A(k-1)/sqrt(M)* (2A(k-1) - floor(i*2A(k-1)/sqrt(M)+1/2) erfc(2*i+1)*s

9、qrt(3*log2(M)*y/(2*(M-1);endPb_k = Pb_k/sqrt(M);Pb = Pb + Pb_k;endBER(b-1,:) = Pb/log2(sqrt(M);endfor bW%b= 奇數，M=8,32,128M = 2Ab;I = 2A(ceil(b/2);J = 2A(floor(b/2);PI = zeros(size(y);PJ = zeros(size(y);for k = 1:log2(I)PI_k = zeros(size(y);for i=0:(1-2A(-k)*l - 1PI_k= Pl_k +(-1)A(floor(i*2A(k-1)/I)-

10、);grid on;xlabel(SNRi ndB);ylabel( Pe);title( 16QAM調制在不同信道噪聲強度下的誤碼率);332%QAM_BER.mfun ctio nvarargout = QAM_BER(SNRs)%AWG信道的誤碼率y = 10.A(SNRs/10);BER = zeros(2,le ngth(SNRs);figurel = figure;*(2人(k-1)for b=4%b=偶數；M=16,64,256floor(i*2A(k-1)/l+1/2).* erfc(2*i+1)*sqrt(3*log2(I*J)*y/(IA2+JA2-2);endPl_k =

11、 Pl_k/I;PI = PI + Pl_k;endfor l = 1:log2(J)PJ_l = zeros(size(y);for j=0:(1-2:A(-l)*J - 1PJ_l= PJ_l +(-1)A(floor(j*2A(l-l)/j)*(2A(l-l)floor(j*2A(l-1)/J+1/2).* erfc(2*j+1)*sqrt(3*log2(l*J)*y/(|A2+JA2-2);endPJ_l = PJ_l/J;PJ = PJ + PJ_l;endBER(b-1,:) = (PI+PJ)/log2(I*J);end% Plot the resultsline_h = sem

12、ilogy(SNRs,BER);grid onylim(1e-006 1);xlim(mi n(SNRs) max(SNRs);end%zys_2.mclcclose allclear allSNRs = -4:28;disp(Plot theoretical curves)h_fig, h_li nes = QAM_BER_Curves(SNRs); disp(Run Monte Carlo Simulations)% Create place-holder plotsQAM_BER = zeros(2,le ngth(SNRs);hold onsimLi nes = semilogy(SN

13、Rs, QAM_BER,*);3.3.3clcclose allclear allM = 16;%16QAM言號 k = log2(M);n = 3e4;x = ran di nt(n ,1);xsym = bi2de(reshape(x,k,le ngth(x)/k).,left-msb );y = qammod(xsym,M);ytx = y;EbNo =-5:0.5:10;for i=1:le ngth(EbNo)%加噪聲snr =(i-1)*0.5-5 + 10*log10(k);yno isy = awg n(ytx,snr,measured );%高斯白噪聲yrx = yno is

14、y;zsym = qamdemod(yrx,M);%16qam 調制z = de2bi(zsym, left-msb );z = reshape(z.,prod(size(z),1);nu mber(i),Pe(i) = biterr(x,z);%誤碼率分析endpelilu n = (1/k)*3/2*erfc(sqrt(k*0.1*(10.A(EbNo/10);%理論誤碼率semilogy(EbNo,Pe, bs-, L in eWidth ,1);%仿真誤碼率作圖hold on;semilogy(EbNo,pelilun,ms-, LineWidth,1);%理論誤碼率作圖grid onlegend(仿真16QAM誤碼率,理論16QAM誤碼率);%標注xlabel( SNNR/dB)ylabel(誤碼率 Pe)title( 16QAM誤碼率分析)4、結論由3.3.1仿真: Br B04 - 2%0103 D4OE 07 DB 0906已調信號頻譜由3.3.2仿真得:M巴6Mii00oo電o 1M=321010-1TTlTTiflTTWTTlzTzTTTTr050h2010101010-21Qr!=!=!h=n=H=e=h=e=n=h=!M=8,161010103.3.3仿真得:1016 QAM誤碼率分析:二二二；