基于MatlabSimulink的16QAM调制解调系统性能研究

1摘要随着无线通信频带日趋紧张，研究和设计自适应信道调制技术体制是建立宽带移动通信网络的关键技术之一。正交振幅调制技术（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应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起了人们的重视。本文首先简单简绍了QAM调制解调系统和MATLAB7.9/Simulink4.0的工作原理。然后利用Simulink对16QAM调制系统进行仿真,不但得到了信号在加噪前后的星座图、眼图，而且在信噪比变化条件下,得到了16QAM系统的误码率。最后，在简单做了一个2DPSK系统仿真之后，将它与16QAM系统进行了比较，并得出了16QAM是一种相对优越的调制解调系统这一结论。关键词：QAMSIMULINK仿真2DPSK误码率2ABSTRACTTheresearchanddesignofadaptablechannelmodulationsystemisoneofthekeytechniquesinbuildingabroadbandmobilecommunicationnetworkwithincreasingshortageofwirelesscommunicationfrequency-band.Becausequadratureamplitudemodulation(QAM)isefficientinpowerandbandwidth,ithasbeenusedwidelyinfieldoflarge-capacitydigitalmicrowavecommunicationsystems,high-speeddatatransmissioncabletelevisionnetworkandsatellitecommunications.Inmobilecommunications,withtheappearanceofmicro-andpico-cell,channeltransmissioncharacteristicshavemadegreatchanges.Thequadratureamplitudemodulationwhichcannotbeappliedtothetraditionalcellularsystemsinthepasthasalsoattractedmuchattention.ThisarticlebrieflyintroducehowQAMmodulationanddemodulationsystemandMATLAB7.9/Simulink4.0works.Afterasimulationofthe16QAMmodulationsystem,wenotonlygetthethesignalconstellationbeforeandafteraddingnoise,eyepattern,butalsotheBERwiththechangingconditionsintheSNR.Finally,afterasimplesimulationof2DPSKsystem,wemadeacomparitionwiththe16QAMsystemandgetaconclusionthat16QAMisarelativelysuperiormodulationanddemodulationsystem.Keywords:QAMSimulinkSimulation2DPSKBER3目录第一章绪论..................................................5１．１ＱＡＭ简介................................................51.2SIMULINK..................................................51.3SIMULINK与通信仿真.......................................6第二章正交振幅调制..............................................7２．１MQAM信号的星座图........................................72.2QAM的调制解调原理........................................92.3QAM的改进方案............................................11第三章SIMULINK概述.............................................123.1SMULINK简介..............................................123.1.1Simulink的功能......................................123.1.2Simulink的特点......................................133.1.3Simulink的应用领域..................................143.2Simulink基本模块库介绍...................................143.2.1Simulink的启动......................................143.2.2Simulink的基本模块库介绍............................153.2.3Simulink简单模型的建立..............................173.2.4Simulink仿真的运行..................................203.2.5Simulink的CommunicationsBlockset（通信模块集）介绍....................................24第四章16QAM调制解调系统实现与仿真...............................274.116QAM调制模块的模型建立与仿真............................294.1.1信号源................................................294.1.2串并转换模块..........................................2944.1.32/4电平转换模块.....................................314.1.4其余模块.............................................334.1.5调制系统的实现........................................334.216QAM解调模块的模型建立与仿真.............................354.2.1相干解调.............................................354.2.24/2电平判决.........................................364.2.3并串转换..............................................384.2.4其它模块..............................................39第五章16QAM抗噪声性能研究.......................................415.116QAM抗噪声性能仿真.......................................425.216QAM与2DPSK系统抗噪声性能比较...........................43第六章结论与总结...............................................456.1本文总结..................................................456.2不足与展望................................................46第七章结束语.....................................................47参考文献..........................................................485第一章绪论１．１ＱＡＭ简介在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、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应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。QAM数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。作为国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式之一，正交振幅调制（QAM）在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一，随着微蜂窝6（Microcell）和微微蜂窝（Picocell）系统的出现，使得信道的传输特性发生了很大变化，接收机和发射机之间通常具有很强的支达分量，以往在蜂窝系统中不能应用的但频谱利用率很高的WAM已引起人们的重视，许多学者已对16QAM及其它变型的QAM在PCN中的应用进行了广泛深入地研究。1.2SIMULINKSimulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。1.3SIMULINK与通信仿真仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来推断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对于这个系统作出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定。而Simulink作为Matlab提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包，提供了仿真所需的信源编码、纠错编码、信道、调制解调以及其它所用的全部库函数和模块。可见，不管对任何复杂的通信系统，用Simulink对其仿真都是一个不错的选择。7第二章正交振幅调制数字调制具有3种基本方式：数字振幅调制、数字频率调制、数字相位调制，这3种数字调制方式都存在不足之处，如：频谱利用率低、抗多径抗衰弱能力差、功率谱衰