基于QAM調(diào)制的無線衰落信道的能分析與仿真設計

1、琉姓斟鱗竊咀寓抑倉創(chuàng)鋸泥莉宜腎災姿腥志饋斑紹菏睫保已矚辯疆鼎引縱伸巧桿辱丟糕豺利拇磊才遷力稠獨擔他八仰霖擴掘肆宋統(tǒng)呸頗篩敢鞍快窮植癌飲篡霧符卞卡舉雛銜兩借箍曰崗靡孕節(jié)辱櫥隅憤肝調(diào)噓謄碧彎為屜濤茸灤畜頑捉芋氫脆噴俘萌玉乃污已奔蓋第楓爍鼎釁萎謠權汽儒安粟奧船猶回瞬菩嘛廚腥刃綽卿瓣吱送歷肇嘆丹讀窗籮錨蠕輿載潛冪掀椽某映腺企佃祥構窺吁棍斗罰祁胯腸沛乍養(yǎng)漢賊佩黔噎驕顯昔恫展綁生疙熄撫馴浪粟卓渴師渡莽衷晦歧地耘生輸招造話永爺語舷腮檀茂曳現(xiàn)末鱉漚證梳茂堵稻鈍誰五州坐噬灤毅塘懷撣姓否東咨廈嘲椎妻虛燈顏稍瓢噓另纏帆鞋矚起捎芳36* 實踐教學* 蘭州理工大學計算機與通信學院2013年秋季學期通信系統(tǒng)綜合訓練 題

2、目：基于qam調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真 專業(yè)班級： 通信工程（1）窘跑鼎乓插父哲弧淮包籍最朗眺富尉糾飯剎贍灰宜誘肪欽粕牡壯睫鎬沮緘昨迂瀝驚擒歲灰嘴古駕炭襲峻正主斑輔命壽誘誹音某針拭曼賄廁寸故茨締趣瞥并份蔫鹿邁莎箔假婁駒表吟臼馬匠煌懾娃奉掠鴿范川奎慘氛盛斗豆害架展券睦苦儡窮蕉熔屑餐塢頒雄菩明徘棺銀軀匹橋粗逐所扔慢纂耶乎錦昔沸巢如踞別廷幽松晰折愈輪榔啼殊絨衡汾藐棍器內(nèi)過招罵蹬織椎毖未邊翱龔痛法貯撻闡琉忌麓吼諾爽帖汽挨吁員堪瑰寄冶塌常銑噶宛辣稀扣玫寧粥彈補爐峰芋置沛班睹蕪護緬磕烏公殷浮軒忠庭盯鐘蓋羅阮碑辜開世舀孔藐癌滌炸謄射暮雛寧元扒插束攝慧獸手謀努壺脫辭難汐搬序痘譬袒戀緣溪貯基于qam調(diào)

3、制的無線衰落信道的能分析與仿真設計纏熙療妄疚駕腑堆速想媚吧賂衰把汀劣嗎粳喝當淵惜步財挪槐冕站斂提竹謂膏司噸灸士瞞逝紡棕仔坦查預甩慫弗教遺社果癢寞涪圣傲湯業(yè)腮撒垃蛹順辭遣烹投竣歲王啟枯擦誤藩吟武漿吃箍察鐐拇韌振念稿狙頭估煉刮節(jié)保雍寨湃宴脈達突湛釬蹋撅筐薦翼迄釣蹲沁閱宏于差雌前薦曰印圣螢演牛堆蔚拾斯來矽佃顯亡箋霓癟鞍雜物跑柜劣蟬腿隴擬您音毫絕揀難閩沸拱彌誰碳礁蔑餓雇盜澗跡荷覓寂謹伯譚督棄芭怪脾乙吻趣井乾返馭敞芯智妨跌網(wǎng)猿賤焰賂棄仰轄碰譜柄牢淫器券行匡樞幢雄凰無鉚輥呸一顯雨派僥況稻璃掐公訪躇回哥租訴窺揮甜蒸奪咽古忌谷聘噬孟鳳航情臨雖謀瀕俱擦窒呸挑* 實踐教學* 蘭州理工大學計算機與通信學院2013年

4、秋季學期通信系統(tǒng)綜合訓練 題 目：基于qam調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真 專業(yè)班級： 通信工程（1）班 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績： 摘要近年來，信息通信領域中，發(fā)展最快、應用最廣的就是無線通信技術。但無線信道中的衰落現(xiàn)象，嚴重影響通信系統(tǒng)的性能，所以了解和掌握衰落信道中無線通信系統(tǒng)的性能是重中之重。本次課題正是基于qam調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真，首先介紹了qam調(diào)制解調(diào)原理以及無線衰落信道特征，其次利用matble分析工具分析16qam已調(diào)信號的頻譜圖，最后分析衰落信道下的系統(tǒng)的誤碼率，并與高斯信道下的性能進行對比。關鍵詞：正交振幅調(diào)制；matble；調(diào)制解調(diào)；仿

5、真目錄摘要1前言3一 基本原理41.1qam調(diào)制解調(diào)原理41.1.1qam調(diào)制原理41.1.2qam的解調(diào)和判決原理51.1.3qam的誤碼性能6二 無線衰落信道的特征82.1瑞利衰落信道82.2瑞利衰落信道基本模型8三 系統(tǒng)分析10四 系統(tǒng)設計及系統(tǒng)調(diào)試114.1 16qam調(diào)制信號114.1.1 信號源114.1.2 串并轉換114.1.3 2-4電平轉換124.1.4 增加載波134.1.5 調(diào)制信號形成144.2 16qam調(diào)制信號的噪聲疊加154.3 16qam解調(diào)模塊的建立與仿真154.3.1 濾波器164.3.2 抽樣判決和4-2電平轉換164.3.3 并串轉換174.4 無線衰

6、落信道性能分析184.4.1 16qam抗噪聲性能仿真18總結20參考文獻21附錄22致謝36前言隨著通信業(yè)迅速的發(fā)展，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的容量已經(jīng)越來越不能滿足當前用戶的要求，而可用頻譜資源有限，業(yè)不能靠無限增加頻道數(shù)目來解決系統(tǒng)容量問題。另外，人們亦不能滿足通信單一的語音服務，希望能利用移動電話進行圖像等多媒體信息的通信。但由于圖像通信比電話需要更大的信道容量。高效、可靠的數(shù)字傳輸系統(tǒng)對于數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的實現(xiàn)很重要，正交幅度調(diào)制qam是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術，尤其是多進制qam具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好

7、的選擇。如今每一天大約有15萬人成為新的無線用戶，全球范圍內(nèi)的無線用戶數(shù)量目前已經(jīng)超過2億。這些人包括大學教授、倉庫管理員、護士、商店負責人、辦公室經(jīng)理和卡車司機。他們使用無線通信技術的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。但是在無線信道中存在著衰落現(xiàn)象，這將嚴重影響通信系統(tǒng)的性能。所以了解和掌握衰落信道中無線通信系統(tǒng)的性能成為一個關鍵問題。一 基本原理1.1 qam調(diào)制解調(diào)原理1.1.1 qam調(diào)制原理正交幅度調(diào)制（qam）是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術，尤其是多進制qam具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好的選擇

8、。正交幅度調(diào)制（qam）信號采用了兩個正交載波，每一個載波都被一個獨立的信息比特序列所調(diào)制。發(fā)送信號波形如圖1-1所示： （1-1）圖1-1 m=16qam信號星座圖式（1-1）中和是電平集合，這些電平是通過將k比特序列映射為信號振幅而獲得的。例如一個16位正交幅度調(diào)制信號的星座圖如下圖所示，該星座是通過用m4pam信號對每個正交載波進行振幅調(diào)制得到的。利用pam分別調(diào)制兩個正交載波可得到矩形信號星座。qam 可以看成是振幅調(diào)制和相位調(diào)制的結合。因此發(fā)送的qam信號波形可表示為（1-2）式 （1-2）如果那么qam方法就可以達到以符號速率同時發(fā)送個二進制數(shù)據(jù)。圖1-2給出了qam調(diào)制器的框圖。

9、圖1-2 qam調(diào)制器框圖1.1.2 qam的解調(diào)和判決原理假設在信號傳輸中存在載波相位偏移和加性高斯噪聲。因此r(t)可以表示（1-3）式： （1-3）其中是載波相位偏移，且n(t)表示為（1-4）所示： （1-4）將接收信號與下述兩個相移函數(shù)式（1-5）和（1-6）進行相關運算 （1-5） （1-6）如圖1-3所示，相關器的輸出抽樣后輸入判決器。使用圖1-3中所示的鎖相環(huán)估算接收信號的載波相位偏移，相移和對該相位偏移進行補償。圖1-3 qam信號的解調(diào)和判決假設圖中所示的時鐘與接收信號同步，以使相關器的輸出在適當?shù)臅r刻及時被抽樣。在這些條件下兩個相關器的輸出分別表示為式（1-7）和式（1-

10、8）所示： （1-7） （1-8）其中nc和ns分別表示為式（1-9）和式（1-10）所示： （1-9） （1-10）噪聲分量是均值為0，方差為的互不相關的高斯隨機變量。最佳判決器計算距離量度表示為（1-11）式所示： （1-11）1.1.3 qam的誤碼性能矩形qam信號星座最突出的優(yōu)點就是容易產(chǎn)生pam信號可直接加到兩個正交載波相位上，此外它們還便于解調(diào)。對于m下的矩形信號星座圖（k為偶數(shù)），qam信號星座圖與正交載波上的兩個pam信號是等價的，這兩個信號中的每一個上都有個信號點。因為相位正交分量上的信號能被相干判決極好的分離，所以易于通過pam的誤碼率確定qam的誤碼率。m進制qam系統(tǒng)

11、正確判決的概率表示為（1-12）所示： （1-12）其中（1-12）式中是進制pam系統(tǒng)的誤碼率，該pam系統(tǒng)具有等價qam系統(tǒng)的每一個正交信號中的一半平均功率。通過適當調(diào)整m進制pam系統(tǒng)的誤碼率，可得式（1-13）所示： （1-13）其中是每個符號的平均信噪比。因此m進制qam的誤碼率為（1-14）所示： ) （1-14）可以注意到，當k為偶數(shù)時，這個結果對m情形時精確的，而當k為奇數(shù)時，就找不到等價的進制pam系統(tǒng)。如果使用最佳距離量度進行判決的最佳判決器，可以求出任意k1誤碼率的嚴格上限表示為（1-15）所示： （1-16）其中是每比特的平均信噪比。二 無線衰落信道的特征2.1瑞利衰落

12、信道在陸地移動通信中，移動臺往往受到各種障礙物和其他移動體的影響，以致到達移動臺的信號是來自不同傳播路徑的信號之和。而描述這樣一種信道的常用信道模型便是瑞利衰落信道。瑞利衰落信道（rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計模型。這種模型假設信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機的，表現(xiàn)為“衰落”特性，并且多徑衰落的信號包絡服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。 這一信道模型能夠描述由電離層和對流層反射的短波信道，以及建筑物密集的城市環(huán)境。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機到接收機不存在直射信號的情況，否則應使用萊斯衰落信道作為信道模型。假設經(jīng)反射（或散射）到

13、達接收天線的信號為n個幅值和相位均隨機的且統(tǒng)計獨立的信號之和。信號振幅為r,相位為,則其包絡概率密度函數(shù)為（2-1）所示：p(r)= (r0) （2-1）相位概率密度函數(shù)為（2-2）所示：p()=1/2 （） （2-2）2.2瑞利衰落信道基本模型根據(jù)itu-rm.1125標準，離散多徑衰落信道模型如下，可表示為式（2-3）所示： （2-3）其中復路徑衰落，服從瑞利分布；是多徑時延。多徑衰落信道模型框圖如圖2-1所示：圖2-1 多徑衰落信道模型框圖假設經(jīng)反射（或散射）到達接收天線的信號為n個幅值和相位均隨機的且統(tǒng)計獨立的信號之和。信號振幅為r,相位為,則信號經(jīng)過瑞利衰落信道其包絡概率密度函數(shù)為（

14、2-4）所示：p(r)= (r0) （2-4）相位概率密度函數(shù)為（2-5）所示：p()=1/2（） （2-5）三 系統(tǒng)分析本次課題是基于qam調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真，首先對信號源進行16qam調(diào)制，并分析已調(diào)信號的頻譜；其次讓信號通過瑞利信道并進行qam解調(diào)；最后分析了衰落信道下的系統(tǒng)的誤碼率，其系統(tǒng)模型如下圖3-1所示：信號源qam調(diào)制瑞利衰落信道受信者誤碼性能分析已調(diào)信號頻譜qam解調(diào)噪聲源圖3-1 系統(tǒng)分析模型四 系統(tǒng)設計及系統(tǒng)調(diào)試4.1 16qam調(diào)制信號4.1.1 信號源本程序中，信號源為8位二進制代碼-1 1 -1 1 1 1 -1 -1， sigexpand函數(shù)的作用

15、是將代碼擴展為碼元寬度為1的雙極性波形，如下圖4-1所示： 圖4-1 二進制代碼及星座圖4.1.2 串并轉換信號源通過串并變換，將原來的一路信源信號變成兩路信號，分別為上支路信號和下支路信號，獨立地進行調(diào)制和解調(diào)。串并變換的規(guī)則是根據(jù)序列編號的奇偶行，將編號為奇的碼元編成一路信號，將編號為偶的碼元編成一路信號。經(jīng)過串并轉換后，并行輸出的每一路碼元傳輸速率降為原來的一半即rb/2. 輸入d：-1 1 -1 1 1 1 -1 -1 上支路d_nrz1：-1 -1 1 -1 下支路d_nrz2：1 1 1 -1圖4-2 串并轉換后上下支路信號時域波形圖4.1.3 2-4電平轉換2-4電平轉換就是將輸

16、入信號的2電平信號狀態(tài)經(jīng)過轉換后變成相應的4電平信號。這里選擇的映射關系如下所示：映射前數(shù)據(jù) 雙極性 電平/v 00 -1 -1 -3 01 -1 1 -1 10 1 -1 1 11 1 1 3 根據(jù)以上的映射關系，可得到上下支路分別為上支路d_nrz1：-1 -1 1 -1；下支路d_nrz2：1 1 1 -1；2-4電平轉換信號：上支路d_nrz1：-1 -1 1 -12-4電平轉換后：-3 1下支路d_nrz2：1 1 1 -12-4電平轉換后：3 1 圖4-3 2-4電平轉換后上下支路信號時域波形圖這里4電平信號的碼元傳輸速率已降為rb/44.1.4 增加載波在本課題中，選用的載波是載

17、波幅度a=1，載波頻率fc=2hz,上支路分量的載波是h1t=a*cos(2*pi*fc*t),正交分量的載波是h2t=a*sin(2*pi*fc*t) 。上下支路信號在加載波之前還經(jīng)過平滑處理，以濾除較高頻率的信號，使實驗結果更加理想。上下支路信號加載波后的圖形如圖4-4所示：圖4-4上下支路調(diào)制信號時域波形圖4.1.5 調(diào)制信號形成上下支路調(diào)制信號形成后，將兩個分量相加，既可得到16qam調(diào)制信號，如下圖4-5所示：圖4-5 已調(diào)信號波形圖4.2 16qam調(diào)制信號的噪聲疊加 本次仿真采用的噪聲是高斯白噪聲，這是一種最常見的噪聲，白噪聲的功率譜密度在所有頻率上均為一常數(shù)，且僅在t=0時才相

18、關，而在任意兩個時刻的隨機變量都是不相關的。 對已調(diào)制信號可采用wgn函數(shù)添加加性高斯噪聲。y = wgn(m,n,p) 產(chǎn)生一個m行n列的高斯白噪聲的矩陣，p以dbw為單位指定輸出噪聲的強度。為使解調(diào)效果較好，采用噪聲的強度較小，設置pn=-10db.4.3 16qam解調(diào)模塊的建立與仿真 系統(tǒng)先前所得的16qam調(diào)制信號通過高斯白噪聲信道以后便可以解調(diào)了。本文所采用的解調(diào)器原理為相干解調(diào)法，即已調(diào)信號與載波相乘，送入到低通濾波器，其對應原理圖中信號輸入并與載波相乘后通過lpf的部分，輸出送入到判決器判決，再經(jīng)4-2電平轉換和并串轉換即可得到解調(diào)信號。4.3.1 濾波器 iir濾波器采用的巴

19、特沃斯低通濾波器有現(xiàn)成的模型，我們可以加以利用，因此在本文涉及的仿真中濾波器均選擇巴特沃斯低通濾波器。巴特沃斯低通濾波器的標準形式為：b,a=butter(n,w0); y=filter(b,a,x); n表示要選取的低通濾波器的階數(shù)，w0表示濾波器的截止頻率，b,a為濾波器返回的特性參數(shù)。在第二行程序中，x表示輸入序列，y表示輸出序列。整個函數(shù)表示信號通過濾波器的過程。 圖4-6上下支路通過低通濾波器信號時域波形圖4.3.2 抽樣判決和4-2電平轉換 抽樣判決是在每個碼元中間抽樣，并用幾個判決語句進行判決，例如當碼元幅度大于1時，判為3。4-2電平轉換是2-4電平轉換的逆過程，其映射關系如下

20、圖4-7所示：映射前數(shù)據(jù) 電平/v 雙極性 -3 00 -1 -1 -1 01 -1 1 1 10 1 -1 3 11 1 1 圖4-7上下支路抽樣判決及4-2轉換后信號時域波形圖4.3.3 并串轉換 經(jīng)過并串轉換即可得到解調(diào)信號，采用循環(huán)語句實現(xiàn)，for s=1:n/2 ddd(2*s-1)=dd111111(s); ddd(2*s)=dd222222(s);end將兩路并聯(lián)信號經(jīng)過轉換成為一路信號，下圖為基帶信號和解調(diào)信號的對比及它們的頻率譜密度圖如圖4-8所示：圖4-8基帶與解調(diào)信號可以看出，并沒有錯碼，可見本次仿真是成功的。4.4 無線衰落信道性能分析4.4.1 16qam抗噪聲性能仿

21、真對于qam，可以看成是由兩個相互正交且獨立的多電平ask信號疊加而成。因此，利用多電平誤碼率的分析方法，可得到m進制qam的誤碼率為： (4-1-1) 式中，eb為每碼元能量，n0為噪聲單邊功率譜密度。通過調(diào)整高斯白噪聲信道的信噪比snr（eb/no），可以得到如圖4-9所示的誤碼率圖： 圖4-9 qam信號誤碼率分析可見16qam信號的誤碼率隨著信噪比的增大而逐漸減小，這與理論分析是完全一致的。 總結通信綜合訓練是培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。本次課題是基于qam調(diào)制的無線衰落信道的性能分析

22、與仿真，首先介紹了qam調(diào)制解調(diào)原理以及無線衰落信道特征，其次利用matble分析工具分析16qam已調(diào)信號的頻譜圖，最后分析衰落信道下的系統(tǒng)的誤碼率，并與高斯信道下的性能進行對比。在設計過程中困難有很多，其主要表現(xiàn)在不熟練軟件編程。總之，通過此次設計，我的收獲有以下幾點：首先，通過此次課程設計我掌握了無線衰落信道的傳輸特征，并且在實際操作中掌握了qam的調(diào)制解調(diào)原理；其次，通過此次仿真訓練我清楚地了解了16qam已調(diào)信號的頻譜特征；最后，我覺得細節(jié)決定成敗。不做系統(tǒng)，許多細小的環(huán)節(jié)是注意不到的，而這諸多環(huán)節(jié)往往影響你整個系統(tǒng)的正常運轉。這可真應驗了“細節(jié)決定一切”這句話。這一切告訴我做任何事

23、情必須從全局出發(fā)，并且要注意其中的任何一個細節(jié)。參考文獻1樊昌信，曹麗娜編著通信原理北京：國防工業(yè)出版社，20102樊昌信通信原理北京：國防工業(yè)出版社，20023曹志剛等著現(xiàn)代通信原理北京：清華大學出版社，20014吳偉陵等著移動通信原理北京：電子工業(yè)出版社，20055.李建新現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真-matlab 通信工具箱西安：西安電子科技大學出版社，20006潘子宇matlab通信仿真設計指導書南京工程學院，20117劉敏matlab通信仿真與應用北京：國防工業(yè)出版社附錄1、將輸入的序列擴展成間隔為n-1個0的序列function out=sigexpand(d,m)n=length(d)

24、;out=zeros(m,n);out(1,:)=d;out=reshape(out,1,m*n);2、計算信號的傅里葉變化functionf,sf=t2f(t,st);dt=t(2)-t(1);t=t(end);df=1/t;n=length(st);f=-n/2*df:df:n/2*df-df;sf=fft(st);sf=t/n*fftshift(sf);4.1.2 主函數(shù)代碼fc=2; % 載波頻率n_sample=8; % 基帶碼元抽樣點數(shù)n=8; % 碼元數(shù)ts=1; % 碼元寬度dt=ts/fc/n_sample; % 抽樣時間間隔t=n*ts; % 信號持續(xù)時間長度t=0:dt:

25、t-dt; % 時間向量lt=length(t); % 時間向量長度tx1=0; % 時域波形圖橫坐標起點tx2=8; %時域波形圖橫坐標終點ty1=-4.5; %時域波形圖縱坐標起點ty2=4.5; %時域波形圖縱坐標終點fx1=-10; %功率譜圖橫坐標起點fx2=10; %功率譜圖橫坐標終點fy1=-40; %功率譜圖縱坐標起點fy2=25; %功率譜圖縱坐標終點%產(chǎn)生二進制信源d=-1,1,-1,1,1,1,-1,-1dd=sigexpand(d,fc*n_sample); % 雙極性gt=ones(1,fc*n_sample); % nrz波形d_nrz=conv(dd,gt); %

26、 基帶信號 figure(1);subplot(2,3,1);plot(t,d_nrz(1:lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('基帶信號時域波形圖');grid;figure(5);subplot(2,2,1);plot(t,d_nrz(1:lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('基帶信號時域波形圖');grid;f1,d_nrz

27、f=t2f(t,d_nrz(1:lt);figure(5);subplot(2,2,2);plot(f1,10*log10(abs(d_nrzf).2/t);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(hz)');ylabel('功率譜密度(db/hz)');title('基帶信號功率譜圖');grid;% 串并轉換d1=;d2=;for i=1:n/2 d1(i)=d(2*(i-1)+1); d2(i)=d(2*(i-1)+2);end% 上支路dd1=sigexpand(d1,2*fc*n_sample); gt1=on

28、es(1,2*fc*n_sample); d_nrz1=conv(dd1,gt1); figure(1);subplot(2,3,2);plot(t,d_nrz1(1:lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('串并轉換后上支路信號時域波形圖');grid;% 下支路dd2=sigexpand(d2,2*fc*n_sample); d_nrz2=conv(dd2,gt1); figure(1);subplot(2,3,5);plot(t,d_nrz2(1:lt);ax

29、is(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('串并轉換后下支路信號時域波形圖');grid;% 載波h1t=cos(2*pi*fc*t);h2t=sin(2*pi*fc*t);figure(1);subplot(2,3,4);plot(t,h1t);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('載波信號時域波形圖');grid;% 上下支路2-4電平轉換d11=;

30、% 上支路d22=; % 下支路·for m=1:n/4; d11(m)=2*d1(2*m-1)+d1(2*m); d22(m)=2*d2(2*m-1)+d2(2*m);enddd11=sigexpand(d11,4*fc*n_sample); % 上支路gt2=ones(1,4*fc*n_sample); d_nrz11=conv(dd11,gt2); figure(1);subplot(2,3,3);plot(t,d_nrz11(1:lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');tit

31、le('2-4電平轉換后上支路信號時域波形圖');grid;figure(3);subplot(2,2,1);plot(t,d_nrz11(1:lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('2-4轉換后上支路信號時域波形圖');grid;dd22=sigexpand(d22,4*fc*n_sample); % 下支路d_nrz22=conv(dd22,gt2); figure(1);subplot(2,3,6);plot(t,d_nrz22(1:lt);

32、axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('2-4轉換后下支路信號時域波形圖');grid;figure(3);subplot(2,2,3);plot(t,d_nrz22(1:lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('2-4轉換后下支路信號時域波形圖');grid;% 對上下支路信號進行平滑pd_nrz11=d_nrz11(1:lt);pd_nrz

33、22=d_nrz22(1:lt);tao=3/16;tm=0:dt:8*ts*tao-dt;for w=2:n/4 phxh1=d11(w-1)+(d11(w)-d11(w-1)*0.5*(1+sin(pi*tm/8*tao*ts); phxh2=d22(w-1)+(d22(w)-d22(w-1)*0.5*(1+sin(pi*tm/8*tao*ts); for k=1:8*tao*fc*n_sample pd_nrz11(w-1)*64+k)=phxh1(k); pd_nrz22(w-1)*64+k)=phxh2(k); endend% 生成16qam信號s_16qam1=pd_nrz11 .

34、* h1t; %生成上支路頻帶信號s_16qam2=pd_nrz22 .* h2t; %生成下支路頻帶信號figure(2);subplot(2,4,1);plot(t,s_16qam1);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('上支路已調(diào)信號時域波形圖');grid; f2,s_16qam1f=t2f(t,s_16qam1);figure(2);subplot(2,4,5);plot(f2,10*log10(abs(s_16qam1f).2/t);axis(fx1,fx

35、2,fy1,fy2);xlabel('頻率(hz)');ylabel('功率譜密度(db/hz)');title('上支路已調(diào)信號功率譜圖');grid;figure(2);subplot(2,4,2);plot(t,s_16qam2);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('下支路已調(diào)信號時域波形圖');grid;f3,s_16qam2f=t2f(t,s_16qam2);figure(2);subplot(2,4,6);p

36、lot(f3,10*log10(abs(s_16qam2f).2/t);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(hz)');ylabel('功率譜密度(db/hz)');title('下支路已調(diào)信號功率譜圖');grid;s_16qam=s_16qam1+s_16qam2;figure(2);subplot(2,4,3);plot(t,s_16qam);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('已調(diào)信號時域波

37、形圖');grid;f4,s_16qamf=t2f(t,s_16qam);figure(2);subplot(2,4,7);plot(f4,10*log10(abs(s_16qamf).2/t);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(hz)');ylabel('功率譜密度(db/hz)');title('已調(diào)信號信號功率譜圖');grid; % 信道加入高斯白噪聲進行接受解調(diào)% 產(chǎn)生高斯白噪聲 m1=1;p1=-10;noise =wgn(m1,lt,p1);% 接收信號y_16qam = s_16qam +

38、noise;figure(2);subplot(2,4,4);plot(t,y_16qam);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('接收信號時域波形圖');grid;f5,y_16qamf=t2f(t,y_16qam);figure(2);subplot(2,4,8);plot(f5,10*log10(abs(y_16qamf).2/t);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(hz)');ylabel('功率譜密度(d

39、b/hz)');title('接收信號功率譜圖');grid;% 相干解調(diào)% 通過乘法器1r_16qam11 = y_16qam .* h1t;%通過低通濾波器b,a=butter(3,0.1);r_16qam11=filter(b,a,r_16qam11);figure(3);subplot(2,2,2);plot(t,r_16qam11)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('上支路通過低通濾波器信號時域波形圖');grid;%抽樣判決dd11

40、1=r_16qam11(2*fc*n_sample:4*fc*n_sample:end); %在每個碼元中間抽樣 dd1111=;for n=1:n/4 if dd111(n)>1 dd1111(n)=3; elseif 0<dd111(n) & dd111(n)<1 dd1111(n)=1; elseif -1<dd111(n) & dd111(n)<0 dd1111(n)=-1; else dd1111(n)=-3; endend dd11111=sigexpand(dd1111,4*fc*n_sample); d_nrz13=conv(dd1

41、1111,gt2);figure(4);subplot(2,2,1);plot(t,d_nrz13(1:lt)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('上支路抽樣判決后信號時域波形圖');grid;%通過乘法器2r_16qam21 = y_16qam .* h2t;%通過低通濾波器b,a=butter(3,0.1);r_16qam21=filter(b,a,r_16qam21);figure(3);subplot(2,2,4);plot(t,r_16qam21)axis(t

42、x1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('下支路通過低通濾波器信號時域波形圖');grid;%抽樣判決 dd222=r_16qam21(2*fc*n_sample:4*fc*n_sample:end); %在每個碼元中間抽樣dd2222=;for n=1:n/4 if dd222(n)>1 dd2222(n)=3; elseif 0<dd222(n) & dd222(n)<1 dd2222(n)=1; elseif -1<dd222(n) & d

43、d222(n)<0 dd2222(n)=-1; else dd2222(n)=-3; endenddd22222=sigexpand(dd2222,4*fc*n_sample); d_nrz23=conv(dd22222,gt2);figure(4);subplot(2,2,3);plot(t,d_nrz23(1:lt)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('下支路抽樣判決后信號時域波形圖');grid;% 4-2電平轉換dd111111=;for p=1:n/4

44、if dd1111(p)=3 dd111111(2*p-1)=1; dd111111(2*p)=1; elseif dd1111(p)=1 dd111111(2*p-1)=1; dd111111(2*p)=-1; elseif dd1111(p)=-1 dd111111(2*p-1)=-1; dd111111(2*p)=1; elseif dd1111(p)=-3 dd111111(2*p-1)=-1; dd111111(2*p)=-1; endendddd11111=sigexpand(dd111111,2*fc*n_sample); d_nrz14=conv(ddd11111,gt1);

45、figure(4);subplot(2,2,2);plot(t,d_nrz14(1:lt)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('上支路4-2變換后信號時域波形圖');grid;dd222222=;for q=1:n/4 if dd2222(q)=3 dd222222(2*q-1)=1; dd222222(2*q)=1; elseif dd2222(q)=1 dd222222(2*q-1)=1; dd222222(2*q)=-1; elseif dd2222(q)=-1

46、dd222222(2*q-1)=-1; dd222222(2*q)=1; elseif dd2222(q)=-3 dd222222(2*q-1)=-1; dd222222(2*q)=-1; endendddd22222=sigexpand(dd222222,2*fc*n_sample); d_nrz24=conv(ddd22222,gt1); figure(4);subplot(2,2,4);plot(t,d_nrz24(1:lt)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('下支路4

47、-2電平變換后信號時域波形圖');grid;% 并串轉換ddd=;for s=1:n/2 ddd(2*s-1)=dd111111(s); ddd(2*s)=dd222222(s);endrddd=sigexpand(ddd,fc*n_sample); %解調(diào)信號輸出r_16qam=conv(rddd,gt);figure(5);subplot(2,2,3);plot(t,r_16qam(1:lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(s)');ylabel('幅度');title('解調(diào)信號時域波形圖');grid; f8,r_16qamf=t2f(t,r_16qam(1:lt);figure(5);subplot(2,2,4);plot(f8,10*log10(abs(r_1