16QAM的调制与解调论文完整版

通信工程专业《计算机类课程设计》题目16QAM调制与解调系统仿真分析学生姓名闫梦毅学号1213024123所在院(系)陕西理工学院物理与电信工程学院专业班级通信工程专业1204班指导教师李翠华完成地点陕西理工学院物理与电信工程学院实验室2015年11月20日16QAM的调制与解调综合课程设计任务书院(系)物理与电信工程学院专业班级通信工程专业通信1204班学生姓名闫梦毅一、课程设计题目16QAM调制与解调系统仿真分析二、课程设计工作自_2015年_10_月_26_日起至____2015_年11月__20_日止三、课程设计进行地点:陕西理工学院物理与电信工程学院实验室四、课程设计的内容要求：设计的目的及意义：本设计在掌握16QAM调制和解调的原理的基础上，设计实现的原理框图，然后应用仿真软件对系统进行动态仿真，最后将16QAM与2DPSK两系统的性能进行比较，证明16QAM调制和解调系统的先进性。主要任务：1.掌握调制与解调技术；2.熟练运用仿真工具；3.实现对调制与解调技术的仿真并给出仿真结果；成果形式：提交课程设计论文。进程要求：指导教师李翠华系(教研室)通信工程教研室系(教研室)主任签名批准日期接受论文(设计)任务开始执行日期学生签名16QAM的调制与解调I16QAM的调制与解调闫梦毅（陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业1204班，陕西汉中723003）指导教师：李翠华[摘要]：正交幅度调制QAM（QuadratureAmplitudeModulation）以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势，成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。本文首先介绍了16QAM调制解调原理，提出了一种基于Matlab的16QAM系统调制解调方案，对16QAM的星座图和调制解调进行了仿真，并对系统性能进行了分析，进而证明16QAM调制技术的优越性。[关键词]：QAM；正交振幅调制、Matlab、调制解调、仿真16QAM的调制与解调II16QAMModulationandDemodulationYanMengyi(Grade2012,Class4,MajorofCommunicationEngineering,SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineeringofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shaanxi)Tutor:LicuihuaAbstract:QuadratureAmplitudeModulationQAM(QuadratureAmplitudeModulation),withitsadvantageofhighspectrumefficiencyandhighpowerspectraldensity,broadbandwirelessaccessandbecomeanimportanttechnologyofthewirelessvideocommunicationscheme.Thisarticlefirstintroducestheprincipleof16qammodulationdemodulation,thispaperproposesasystemof16qammodulationdemodulationschemebasedonMatlab,the16qamconstellationdiagramandthemodulationdemodulationaresimulated,andtheperformanceofthesystemareanalyzed,whichprovedthesuperiorityof16qammodulationtechnology.Keyword：QAM；quadratureamplitudemodulation,Matlab,modem,simulation16QAM的调制与解调III目录1.绪论....................................................................11.1QAM简介.............................................................11.2SIMULINK简介........................................................11.3SIMULINK与通信仿真..................................................22.正交振幅调制..........................................................32.116QAM的调制解调原理.................................................32.2MQAM信号的星座图....................................................42.316QAM的改进方案.....................................错误!未定义书签。3.16QAM调制解调系统仿真...............................................73.1仿真框图............................................................73.2仿真程序说明........................................................83.3仿真结果及分析......................................................83.416QAM与2DPSK性能比较.............................................124.结论.................................................................15致谢.....................................................................16参考文献.................................................................17附录.....................................................................1816QAM的调制与解调11.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（Microcell）和微微蜂窝系统的出现，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。1.2SIMULINK简介Simulink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。16QAM的调制与解调21.3SIMULINK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。16QAM的调制与解调32.正交振幅调制原理2.116QAM的调制解调原理MQAM的调制解调框图如图2.3所示。在发送端调制器中串/并变换使得信息速率为Rb的输入二进制信号分成两个速率为Rb/2的二进制信号，2/L电平转换将每个速率为Rb/2的二进制信号变为速率为Rb/（2lbL）的电平信号，然后分别与两个正交载波相乘，再相加后即得MQAM信号。在接收端解调器中可以采用正交的相干解调方法。接受到的信号分两路进入两个正交的载波的相干解调器，再分别进入判决器形成L进制信号并输出二进制信号，最后经并/串变换后得到基带信号。MQAM调制16QAM的调制与解调4MQAM的解调图2.3MQAM调制解调框图2.2MQAM信号的星座图MQAM信号表示式可写成)sincos(2)(twBtwATtSciciBMQAM（2.1)其中，Ai和Bi是振幅，表示为)12()12(jBjiAi(2.2)其中，i,j=1,2,…，L，当L=1时，是4QAM信号；当L=2时，是16QAM信号；当L=4时，是64QAM信号。选择正交的基本信号为twTttwTtcBcBsin2)(cos2)(21(2.3)在信号空间中MQAM信号点jiijBAS(i,j=1,2,…,L)(2.4)图2.1是MQAM的星座图，这是一种矩形的MQAM星座图。16QAM的调制与解调5图2.1MQAM信号星座图为了说明MQAM比MPSK具有更好的抗干扰能力，图2.2示出了16PSK和16QAM的星座图，这两个星座图表示的信号最大功率相等，相邻信号点的距离d1，d2分别为：2DPSKAAd39.016sin21，16QAMAMd47.01162122。结果表明，d2d1，大约超过1.64dB。合理地比较两星座图的最小空间距离应该是以平均功率相等为条件。可以证明，在平均功率相等条件下，16QAM的相邻信号距离超过16PSK约4.19dB。星座图中，两个信号点距离越大，在噪声干扰使信号图模糊的情况下，要求分开两个可能信号点越容易办到。因此16QAM方式抗噪声干扰能力优于16PSK。16QAM的调制与解调6图2.216QAM和16PSK的星座图MQAM的星座图除正方形外，还有圆形、三角形、矩形、六角形等。星座图的形式不同，信号点在空间距离也不同，误码性