1、精選優質文檔-傾情為你奉上1.課程設計目的隨著現代通信技術的發展，特別是移動通信技術高速發展，頻帶利用率問題越來越被人們關注。在頻譜資源非常有限的今天，傳統通信系統的容量已經不能滿足當前用戶的要求。正交幅度調制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以其高頻譜利用率、高功率譜密度等優勢，成為寬帶無線接入和無線視頻通信的重要技術方案。首先介紹了QAM調制解調原理，提出了一種基于MATLAB的16QAM系統調制解調方案，包括串并轉換，2-4電平轉換，抽樣判決，4-2電平轉換和并串轉換子系統的設計，對16QAM的星座圖和調制解調進行了仿真，并對系統性能進行了分析，進而

2、證明16QAM調制技術的優越性。2.課程設計要求 （1）設計一個16QAM調制與解調系統。 （2）設計程序時必須使得程序盡可能的簡單。 （3）利用MATLAB進行程序編寫并對系統進行仿真分析。3.相關知識隨著現代通信技術的發展，特別是移動通信技術高速發展，新的需求層出不窮，促使新的業務不斷產生，因而導致頻率資源越來越緊張。在有限的帶寬里要傳輸大量的多媒體數據，頻譜利用率成為當前至關重要的課題，由于具有高頻譜利用率、高功率譜密度等優勢，16QAM技術被廣泛應用于高速數據傳輸系統.在很多寬帶應用領域，比如數字電視廣播，Internet寬帶接入，QAM系統都得到了廣泛的應用。QAM也可用于數字調制。

3、數字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM等調制方式。其中，16QAM和32QAM廣泛用于數字有線電視系統。當今國際市場上出現了采用16QAM調制技術的衛通調制解調器，如美國COMTECH EF DATA公司新推出的CDM-600。該衛通調制解調器支持速率高達20Mbps1。無線通信技術的迅猛發展對數據傳輸速率、傳輸效率和頻帶利用率提出了更高的要求。選擇高效可行調制解調手段，對提高信號的有效性和可靠性起著至關重要的作用。由于QAM已經成為寬帶無線接入和無線視頻通信的重要技術方案。關于調制解調技術的仿真研究對于QAM理論研究和相關產品開發具有重要意義。在簡單分析QAM原理的基礎上，以

4、16QAM為例，提出了基MATLAB的16QAM編解碼系統仿真方案，設計了實際仿真模型。仿真結果和分析表明，提出的方案可行，為QAM通信系統性能的研究提供了一種行之有效的分析方法。本文旨在在熟悉QAM調制解調原理的基礎上，完成通信系統的設計并實現16QAM調試過程的MATLAB仿真。設計其中的各種實現模塊的參數，對整個系統進行仿真，并繪出各個模塊的輸出信號的波形，設計出16QAM調試過程中的串并轉換子系統，2-4電平轉換子系統，抽樣判決子系統，4-2電平轉換子系統及并串轉換子系統。在此基礎上， 對QAM調制的性能進行分析。4.課程設計分析4.1調制簡介調制在通信系統中的作用至關重要。所謂調制，

5、就是把信號轉換成適合在信道中傳輸的形式的一種過程。廣義的調制分為基帶調制和帶通調制（也稱載波調制）。載波調制，就是用調制信號去控制載波的參數的過程，即使載波的某一個或某幾個參數暗中啊調制信號的規律而變化。調制信號是指來自信源的消息信號（基帶信號），這些信號可以是模擬的，也可以是數字的。未受調制的周期性震蕩信號稱為載波，它可以是正弦波，也可以使非正弦波（如周期性脈沖序列）。載波調制后稱為已調信號，它含有調制信號的全部特征。基帶信號對載波的調制是為了實現下列一個或多個目標：第一，在無線傳輸中，信號是以電磁波的形式通過天線輻射到空間的。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發射信號波長相比擬，而基

6、帶信號包含的較低頻率分量的波長較長，只是天線過長而難以實現。但若通過調制，把基帶信號的頻譜搬至較高的載波頻率上，是已調信號的頻譜與信道的帶通特性相匹配，這樣就可以提高傳輸性能，以較小的發送功率與較短的天線來輻射電磁波。第二，把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現信道的多路復用，提高信道利用率。第三，擴展信號帶寬，提高系統抗干擾、抗衰落能力，還可實現傳輸帶寬與信噪比之間的互換。因此，調制對通信系統的有效性和可靠性有著很大的影響和作用。解調（也稱檢波）則是調制的逆過程，其作用是將已調信號中的調制信號恢復出來。解調的方法可分為兩類：相干解調和非相干解調（包絡檢波）。相干解調時，為了無失真地恢復

7、原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調載波嚴格同步（同頻同相）的本地載波。本課題采用的是相干解調 4.2正交振幅調制系統它是把2ASK和2PSK兩種調制結合起來的調制技術，使得帶寬得到雙倍擴展。QAM調制技術用兩路獨立的基帶信號對頻率相同、相位正交的兩個載波進行抑制載波雙邊帶調幅，并將已調信號加在一起進行傳輸。nQAM代表n個狀態的正交調幅，一般有二進制（4QAM）、四進制（16QAM）、八進制（64QAM）。我們需要得到多進制的QAM信號，需將二進制信號轉換為m電平的多進制信號，然后進行正交調制，最后相加輸出。 圖4-1 QAM信號產生原理圖QAM信號用正交相干解調方法進行解調，通過解調

8、器將QAM信號進行正交相干解調后，用低通濾波器LPF濾除乘法器產生的高頻分量，輸出抽樣判決后可恢復出的兩路獨立電平信號，最后將多電平碼元與二進制碼元間的關系進行轉換，將電平信號轉換為二進制信號，經并/串變換后恢復出原二進制基帶信號。16QAM調制框圖：圖4-2 6QAM信號調制框圖16QAM最佳接收框圖： 圖4-3 16QAM最佳接收框圖（1）首先生成一個隨機且長度為10000的二進制比特流，并畫出了前50個比特的信號圖（如圖17所示）。（2）在MATLAB中16QAM調制器要求輸入的信號為0-15這16個值，所以需要用函數reshape和bi2de將二進制的比特流轉換為對應的十六進制信號。（

9、3）利用MATLAB中的modem.qammod函數生成16QAM調制器，再通過其對信號進行調制并畫出信號的星座圖。（4）通過awgn 信道在16QAM信號中加入高斯白噪聲（假設Eb/No=15db）。（5）利用MATLAB中的scatterplot函數畫出通過信道后接受到的信號的星座圖。（6）利用MATLAB中的eyediagram函數生成經過信道后的眼圖。（7）利用MATLAB中的demodulate和modem.qamdemod函數生成解調器對16QAM信號的解調，并將十六進制信號轉化成二進制比特流信息。（8）用得到比特流信息除以原始發送的比特流信息來計算誤碼率。5.仿真程序如下：M=1

10、6;k=log2(M);n=; %比特序列長度samp=1; %過采樣率x=randint(n,1); %生成隨機二進制比特流stem(x(1:50),'filled'); %畫出相應的二進制比特流信號title('二進制隨機比特流');xlabel('比特序列');ylabel('信號幅度');x4=reshape(x,k,length(x)/k); %將原始的二進制比特序列每四個一組分組，并排列成k行length(x)/k列的矩陣xsym=bi2de(x4.','left-msb'); %將矩陣轉化為相

11、應的16進制信號序列figure;stem(xsym(1:50); %畫出相應的16進制信號序列title('16進制隨機信號');xlabel('信號序列');ylabel('信號幅度');y=modulate(modem.qammod(M),xsym); %用16QAM調制器對信號進行調制scatterplot(y); %畫出16QAM信號的星座圖text(real(y)+0.1,imag(y),dec2bin(xsym);axis(-5 5 -5 5);EbNo=15;snr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(samp);

12、 %信噪比yn=awgn(y,snr,'measured'); %加入高斯白噪聲h=scatterplot(yn,samp,0,'b.'); %經過信道后接收到的含白噪聲的信號星座圖hold on;scatterplot(y,1,0,'k+',h); %加入不含白噪聲的信號星座圖title('接收信號星座圖');legend('含噪聲接收信號','不含噪聲信號');axis(-5 5 -5 5);hold on;eyediagram(yn,2); %眼圖yd=demodulate(modem.qam

13、demod(M),yn); %此時解調出來的是16進制信號z=de2bi(yd,'left-msb'); %轉化為對應的二進制比特流z=reshape(z.',numel(z),1');number_of_errors,bit_error_rate=biterr(x,z)運行結果：number_of_errors =0bit_error_rate =06.仿真結果：圖6-1 二進制隨機比特流 圖6-2 16QAM信號序列圖6-3 16QAM信號的星座圖圖6-4 含白噪聲的信號星座圖圖6-5 不含白噪聲的信號星座圖 圖6-6 眼圖6.主要儀器與設備裝有MATLAB的PC機一臺。7. 設計體會 課程設計做完了，總結一下，我想我還是收獲了不少。從一開始選題時的不自信（怕自己做不出）到最后我比較圓滿的完成這次課程設計，正好應征了一句老話：“功夫不負有心人”。選完題后，我并不知道該如何動手，所以我只有看書。通過看書，我掌握了16QAM調制與解調的原理并決定從星座圖開始入手。從而最終將系統程序編寫出來。除了掌握了課本上的知識外，通過這次課程設計我更加熟練了MAT