基于matlab多进制正交幅度调制系统的仿真终稿
通信系统综合设计与实践
题目基于Matlab的多进制正交幅度调制系统的仿真 院(系)名称信院通信系 专业名称通信工程 学生姓名 学生学号 指导教师
5月20日
摘要I
1正交幅度调制解调原理1
1.1 正交幅度调制技术1
1.2 QAM调制解调原理4
1.2.1 QAM调制4
1.2.2 QAM的解调和判决5
1.3 QAM的误码率性能6
2 多进制正交幅度(M-QAM)调制及相干解调原理框图7
2.1 正交调制原理框图7
2.2 相干解调原理框图8
3 基于MATLAB的多进制正交幅度(M-QAM)调制及相干解调设计与仿真8
3.1 对系统进行分析与设计：8
3.2 随机信号的生成9
3.3 星座图映射9
3.4 波形成形(平方根升余弦滤波器)12
3.5 调制13
3.6 加入高斯白噪声之后解调14
3.7 误码率曲线17
3.8 16-QAM载波调制信号在AWGN信道下的性能17
4 仿真结果及分析19
5 结论与展望22
5.1 本文的重要贡献22
5.2 未来展望23
参考文献24
附录25
摘要
正交幅度调制技术(QAM)是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛使用。
由于信道资源越来越紧张，许多数据传输场合二进制数字调制已无法满足需要。为了在有限信道带宽中高速率地传输数据，可以采用多进制(M进制，M>2)调制方式，MPSK则是经常使用的调制方式，由于MPSK的信号点分布在圆周上，没有最充分地利用信号平面，随着M值的增大，信号最小距离急剧减小，影响了信号的抗干扰能力。MQAM称为多进制正交幅度调制，它是一种信号幅度与相位结合的数字调制方式，信号点不是限制在圆周上，而是均匀地分布在信号平面上，是一种最小信号距离最大化原则的典型运用，从而使得在同样M值和信号功率条件下，具有比MPSK更高的抗干扰能力。
本文是对QAM通信系统的研究。叙述了适用于数字微波系统的QAM调制解调方式，通过系统实验对正交幅度调制解调的过程、原理及性能进行了论证、分析，理论上讨论和说明了数字调制解调技术中影响系统性能的条件和因素。最后利用通信系统仿真软件MATLAB对16QAM数字调制与解调过程进行了仿真，并给出了16QAM在加性高斯白噪声条件下的误码率。实验及仿真的结果证明，多进制正交幅度调制解调易于实现，且性能良好，是未来通信技术的主要研究方向之一，并有广阔的应用前景。
关键词：QAM 调制解调 星座图 误码率
1正交幅度调制解调原理
1.1 正交幅度调制技术
正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)是一种振幅和相位联合键控。虽然MPSK和MDPSK等相移键控的带宽和功率方面都具有优势，即带宽占用小和比特噪声比要求低。但是由图1可见，在MPSK体制中，随着
图 1 8PSK信号相位
M的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容限随之减小，误码率难于保证。为了改善在M大时的噪声容限，发展出了QAM体制。在QAM体制中，信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。这种信号的一个码元可以表示为
(2—1)
式中：k=整数；和分别可以取多个离散值。
式(2—1)可以展开为
(2—2)
令 Xk = Akcos(k， Yk = -Aksin(k
则式(2—1)变为
(2—3)
和也是可以取多个离散的变量。从式(2—3)看出，可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。
在式(2—1)中，若(k值仅可以取(/4和-(/4，Ak值仅可以取+A和-A，则此QAM信号就成为QPSK信号，如图2所示：
图2 4QAM信号矢量图
所以，QPSK信号就是一种最简单的QAM信号。有代表性的QAM信号是16进制的，记为16QAM，它的矢量图示于下图中：
图3 16QAM信号矢量图
图中用黑点表示每个码元的位置，并且示出它是由两个正交矢量合成的。类似地，有64QAM和256QAM等QAM信号，如图4、图5所示。它们总称为MQAM调制。由于从其矢量图看像是星座，故又称星座调制。
16QAM信号的产生方法主要有两种。第一种是正交调幅法，即用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号，如图6所示。第二种方法是复合
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