16QAM調(diào)制與解調(diào)的MATLAB實(shí)現(xiàn)及調(diào)制性能分析

2009級(jí)通信工程專業(yè)通信原理課程設(shè)計(jì)傳播原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告主題名稱16QAM調(diào)制和解調(diào)基于Matlab的MATLAB實(shí)現(xiàn)及調(diào)制性能分析西方人名的第一個(gè)字學(xué)校編號(hào)學(xué)校通信與電子工程學(xué)院專業(yè)貿(mào)易通信工程教師孟莉醒了2012年1月1日一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：利用MATLAB設(shè)計(jì)了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，并對(duì)其性能進(jìn)行了分析。問(wèn)：1.設(shè)計(jì)了一個(gè)16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。2.程序必須設(shè)計(jì)得盡可能簡(jiǎn)單。3.利用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程和仿真。講師簽名：在一年的20號(hào)二。講師的意見：講師簽名：2010年1月三。成就驗(yàn)收印章2010年1月16QAM調(diào)制解調(diào)的MATLAB實(shí)現(xiàn)及調(diào)制性能分析1設(shè)計(jì)目的(1)掌握16QAM調(diào)制解調(diào)原理。(2)掌握星座圖的原理，熟悉星座圖的應(yīng)用。(3)熟悉并掌握MATLAB的使用。(4)通過(guò)對(duì)16QAM調(diào)制性能的分析，了解了16QAM調(diào)制與其他調(diào)制方式相比的優(yōu)缺點(diǎn)。2設(shè)計(jì)原則正交調(diào)幅是一種幅度和相位聯(lián)合鍵控。盡管MPSK和MDPSK在帶寬和功率方面具有優(yōu)勢(shì)，即占用帶寬小和要求低的比特噪聲比。然而，從圖1可以看出，在MPSK系統(tǒng)中圖1 8PSK信號(hào)相位隨著m的增加，相鄰相位之間的距離逐漸減小，這降低了噪聲容限，并使得誤碼率難以保證。為了提高m值較大時(shí)的噪聲容限，開發(fā)了QAM系統(tǒng)。在QAM系統(tǒng)中，信號(hào)的幅度和相位作為兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)同時(shí)調(diào)制。這種信號(hào)的一個(gè)符號(hào)可以表示為(2-1)其中：k=整數(shù)；并且可以分別取多個(gè)離散值。等式(2-1)可以擴(kuò)展為(2-2)設(shè)Xk=Akcosqk，Yk=-Aksinqk然后公式(2-1)變成(2-3)總和也是許多離散變量。從等式(2-3)可以看出，它是兩個(gè)正交幅度鍵控信號(hào)的和。在等式(2-1)中，如果qk只能取p/4和-p/4，而Ak只能取A和-A，則該QAM信號(hào)變成QPSK信號(hào)，如圖2所示。圖2 4QAM信號(hào)矢量圖因此，QPSK信號(hào)是最簡(jiǎn)單的正交調(diào)幅信號(hào)。代表性的正交調(diào)幅信號(hào)是十六進(jìn)制的，被指定為16QAM。其矢量圖如下圖所示：Ak圖3 16QAM信號(hào)矢量圖在圖中，每個(gè)符號(hào)的位置由黑點(diǎn)表示，并顯示它由兩個(gè)正交矢量組成。類似地，存在諸如64QAM和256QAM的QAM信號(hào)，如圖4和5所示。它們統(tǒng)稱為MQAM圖4 64 QAM信號(hào)的矢量圖圖5 256 QAM信號(hào)的矢量圖調(diào)制。因?yàn)閺氖噶繄D看，它像一個(gè)星座，所以也被稱為星座調(diào)制。產(chǎn)生16QAM信號(hào)有兩種主要方法。第一種是正交調(diào)幅方法，即兩個(gè)獨(dú)立的正交4ASK信號(hào)疊加形成一個(gè)16QAM信號(hào)，如圖6所示。第二種方法是復(fù)合相是圖6正交調(diào)幅方法移位法，它利用兩個(gè)獨(dú)立的QPSK信號(hào)疊加形成16QAM信號(hào)，如圖7所示。在圖片中是是圖7復(fù)合相移法虛線大圓上的四個(gè)大黑點(diǎn)表示QPSK信號(hào)矢量的位置。第二個(gè)QPSK矢量可以疊加在這四個(gè)位置上，后者的位置由虛線圓上的四個(gè)小黑點(diǎn)表示。3設(shè)計(jì)過(guò)程3.1設(shè)計(jì)理念根據(jù)設(shè)計(jì)原理，MQAM調(diào)制又稱為星座調(diào)制，因此在設(shè)計(jì)16QAM調(diào)制系統(tǒng)時(shí)可以用星座圖編程。接下來(lái)，我們將使用圖8所示的星座圖來(lái)設(shè)計(jì)16QAM調(diào)制系統(tǒng)。圖8 16QAM星座圖中有16個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)由4位表示，代表調(diào)制后的矢量位置(該點(diǎn)具有唯一的振幅和相位)。因此，我們可以把橫軸看作實(shí)軸，把縱軸看作虛軸。由于每個(gè)點(diǎn)與四個(gè)相鄰點(diǎn)的距離相等，并且設(shè)置為2，因此每個(gè)點(diǎn)都可以用一個(gè)虛數(shù)來(lái)表示。例如，點(diǎn)0000可以用-1-j表示，虛模等于16QAM信號(hào)的幅度，相角等于16QAM信號(hào)的相位。因此，16QAM的調(diào)制過(guò)程可以用以下語(yǔ)句來(lái)描述：如果A(1，b 3336 c)=0 0 0 0B(k)=-1-1i。elseif A(1，b 3336 c)=0 0 0 1B(k)=-3-1i。elseif A(1，b 3336 c)=0 0 1 0B(k)=-1-3i。elseif A(1，b 3336 c)=0 0 1 1b(k)=-3-3i；elseif A(1，b 3336 c)=0 1 0 0B(k)=1-1i。elseif A(1，b 3336 c)=0 1 0 1b(k)=1-3i；elseif A(1，b 3336 c)=0 1 1 0B(k)=3-1i。elseif A(1，b 3336 c)=0 1 1 1b(k)=3-3i；elseif A(1，b 3336 c)=1 0 0 0B(k)=-1 1i。elseif A(1，b 3336 c)=1 0 0 1B(k)=-1 3i。elseif A(1，b 3336 c)=1 0 1 0B(k)=-3 1i。elseif A(1，b 3336 c)=1 0 1 1B(k)=-3 3i。elseif A(1，b 3336 c)=1 1 0 0B(k)=1 1i。elseif A(1，b 3336 c)=1 1 0 1b(k)=3 1i；elseif A(1，b 3336 c)=1 1 1 0B(k)=1 3i。elseif A(1，b 3336 c)=1 1 1 1b(k)=3 3i；目標(biāo)當(dāng)調(diào)制信號(hào)受到信道噪聲時(shí)，我們必須解調(diào)它。由于增加了噪聲，調(diào)制信號(hào)不再是原始信號(hào)，而是應(yīng)該不同。因此，上述過(guò)程在解調(diào)過(guò)程中不能簡(jiǎn)單地顛倒，也就是說(shuō)，0000不能從-1-j中確定。但是在作出判斷之前，我們應(yīng)該為虛數(shù)的實(shí)部和虛部設(shè)置一個(gè)范圍。該范圍邊界的選擇原則可以使用量化的概念來(lái)取相鄰虛數(shù)的實(shí)部的平均值和虛部的平均值。以下是16QAM解調(diào)過(guò)程的程序語(yǔ)句：if(實(shí)數(shù)(D(n)-2(imag(D(n)-2)C(1，d : e)=0 0 1 1；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)-2(imag(D(n)0)C(1，d : e)=0 0 1；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)-2(imag(D(n)2)C(1，d : e)=1 0 1 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)-2)(imag(D(n)=2)C(1，d : e)=1 0 1 1；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)0)(imag(D(n)-2)C(1，d : e)=0 0 1 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)0(imag(D(n)0)C(1，d : e)=0 0 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)0(imag(D(n)2)C(1，d : e)=1 0 0 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)0(imag(D(n)=2)C(1，d : e)=1 0 0 1；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)2)(imag(D(n)-2)C(1，d : e)=0 1 0 1；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)2(imag(D(n)0)C(1，d : e)=0 1 0 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)2(imag(D(n)2)C(1，d : e)=1 1 0 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)2)(imag(D(n)=2)C(1，d : e)=1 1 1 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)=2)(imag(D(n)-2)C(1，d : e)=0 1 1 1；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)=2(imag(D(n)0)C(1，d : e)=0 1 1 0；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)=2(圖像(D(n)2)C(1，d : e)=1 1 0 1；elseif(實(shí)數(shù)(D(n)=2(imag(D(n)=2)C(1，d : e)=1 1 1 1；目標(biāo)3.2設(shè)計(jì)總程序全部清除；全部關(guān)閉；N=40000 .k=4 * N；%信息長(zhǎng)度l=7 * N；w=7 * N/4；E=randsrc(1，K，0，1)；%信源b=零(1，W)；QAM調(diào)制后的信號(hào)c=零(1，1)；QAM解調(diào)后的信號(hào)num=零(20，1)；%誤比特?cái)?shù)ber=零(20，1)；%誤比特率信噪比=1:1:20%漢明編碼a