基于matlab的MQAM通信系統(tǒng)仿真

1、課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書學(xué)生班級： 通信0802班 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 設(shè)計(jì)名稱：基于matlab的M-QAM通信系統(tǒng)的仿真 起止日期：2011.6.21-2011.7.3 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)要求： 1. 取M=16，產(chǎn)生隨機(jī)消息序列；2. 調(diào)用Matlab函數(shù)，根據(jù)矩形星座圖對消息序列進(jìn)行QAM調(diào)制；3. 加噪聲；4. 解調(diào)QAM；5. 計(jì)算誤碼率，并與理論誤碼率比較，作圖表示出16QAM的信噪比與誤碼率的關(guān)系曲線。課 程 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 日 志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容6.286.28查閱資料，確定方案6.296.29設(shè)計(jì)總體方案6.307.3功能和要求的具體設(shè)計(jì)7.47.4完成設(shè)計(jì)報(bào)告7.57.5答辯

2、課 程 設(shè) 計(jì) 考 勤 表周星期一星期二星期三星期四星期五課 程 設(shè) 計(jì) 評 語 表指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日基于matlab的M-QAM通信系統(tǒng)的仿真一、 設(shè)計(jì)目的和意義從信號平面自用率方面看，單獨(dú)使用幅度或相位攜帶信息時(shí)，不能最充分地利用信號平面。而M-QAM調(diào)制則正是解決這一問題的一種調(diào)制方式，采用幅度相位相結(jié)合的調(diào)制方式，可以使同樣大的信息平面內(nèi)有更多的信息點(diǎn)。從抗干擾方面看，在星座圖上，采用M-QAM調(diào)制的信息的各點(diǎn)的距離要大于采用其它調(diào)制的，由星座圖上點(diǎn)的特性可知，距離越大，抗干擾能力越強(qiáng)，所以在抗干擾能力方面，QAM調(diào)制也優(yōu)于其它幾種調(diào)制方式。由上可知，在現(xiàn)代

3、數(shù)字通信系統(tǒng)中，幅度與相位相結(jié)合的多進(jìn)制調(diào)制有著重要的意義，并且運(yùn)用也日益廣泛。二、 設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)中所采用的16QAM為16進(jìn)制的幅度相位相結(jié)合調(diào)制。16QAM 是用兩路獨(dú)立的正交 4ASK 信號疊加而成，4ASK 是用多電平信號去鍵控載波而得到的信號。它是 2ASK 體制的推廣，和 2ASK 相比，這種體制的優(yōu)點(diǎn)在于信息傳輸速率高。其星座圖如圖1所示。圖1 16QAM矩形星座圖進(jìn)制的正交振幅調(diào)制是一種振幅相位聯(lián)合鍵控信號。16QAM 的產(chǎn)生有 2 種方法： （1）正交調(diào)幅法，它是有 2 路正交的四電平振幅鍵控信號疊加而成； （2）復(fù)合相移法：它是用 2 路獨(dú)立的四相位移相鍵控信號疊加而成。

4、16QAM 信號采取正交相干解調(diào)的方法解調(diào)，解調(diào)器首先對收到的 16QAM 信號進(jìn)行正交相干解調(diào)，一路與 cos c t 相乘，一路與 sin c t 相乘。然后經(jīng)過低通濾波器，低通濾波器 LPF 濾除乘法器產(chǎn)生的高頻分量，獲得有用信號，低通濾波器LPF 輸出經(jīng)抽樣判決可恢復(fù)出電平信號。在本次設(shè)計(jì)中，16QAM的調(diào)制和解調(diào)均調(diào)用matlab中的QAM專用調(diào)制解調(diào)函數(shù)qammod()和qamdemod()。其中qammod()用于QAM調(diào)制，qamdemod()用于QAM解調(diào)。再分別用兩個(gè)子函數(shù)完成調(diào)制前的串并轉(zhuǎn)換和解調(diào)后的并串轉(zhuǎn)換。三、 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟1) 首先進(jìn)行系統(tǒng)的分析的設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)分為

5、如下幾個(gè)部分：隨機(jī)序列的產(chǎn)生，序列的串并和并串轉(zhuǎn)換，16QAM調(diào)制，星座圖的繪制，16QAM解調(diào)，加入噪聲，誤碼率的測量及繪圖。2) 第一步是編寫程序代碼，產(chǎn)生一個(gè)“0”“1”隨機(jī)序列，設(shè)定長度N為5000，代碼如下：N=5000;SendIn=randint(1,N);%產(chǎn)生5000個(gè)隨機(jī)的01序列3) 對產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)序列進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)將每連續(xù)的4位二進(jìn)制碼組合在一起，由于是調(diào)用matlab系統(tǒng)函數(shù)調(diào)制解調(diào)，在此將轉(zhuǎn)換后邊的序列進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，方便后面的調(diào)制，再將轉(zhuǎn)換好的序列通過調(diào)用qammod()函數(shù)進(jìn)行16qam調(diào)制，具體代碼如下：Send,n=t2f(SendIn);%二進(jìn)制換

6、到十進(jìn)制SendMod=qammod(Send,16);%16QAM調(diào)制串并轉(zhuǎn)換子函數(shù)代碼如下：function y,n=t2f(x)n=1;y=;j=length(x);k=mod(j,4);j=j-k;for i=1:4:j; y(n)=x(i)*8+x(i+1)*4+x(i+2)*2+x(i+3)*1; n=n+1;endn=n-1;4) 繪制星座圖，此處選擇繪制出三幅星座圖，第一幅為原始無噪聲情況下的星座圖，第一幅為信噪比為10dB情況下的星座，第三幅為信噪比為0dB情況下的星座圖。其中加入指定信噪比的噪聲通過awgn()函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。通過星座圖，可以很直觀地看出16QAM的特點(diǎn)，通過三

7、幅圖的比較，可以觀察出噪聲對信號的干擾影響。代碼如下：%繪星座圖scatterplot(SendMod);title('原始信號星座圖');SNRTest=awgn(SendMod,10);%加噪聲scatterplot(SNRTest);title('10dB信噪比時(shí)星座圖');SNRTest=awgn(SendMod,0);%加噪聲scatterplot(SNRTest);title('0dB信噪比時(shí)星座圖');5) 接收解調(diào)受噪聲干擾的QAM信號，通過循環(huán)接收并統(tǒng)計(jì)受到不同信噪比干擾的QAM信號，然后對收到的信號進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換。再計(jì)算出不同信

8、噪比情況下的接收端的誤碼率。并繪制出誤碼率跟信噪比的關(guān)系曲線。代碼如下：Count=;for SNR=-20:1:20;%信噪比從-10到10 sum=0;%統(tǒng)計(jì)誤碼數(shù) Receive=awgn(SendMod,SNR);%加噪聲 ReceiveDemod=qamdemod(Receive,16);%16QAM解調(diào) ReceiveOut,m=f2t(ReceiveDemod);%十進(jìn)制換到二進(jìn)制 for k=1:m if ReceiveOut(k)=SendIn(k); sum=sum+1; end end Count(SNR+21)=sum/m;endh3=figure;h3=plot(-2

9、0:20,Count);xlabel('信噪比(dB)');ylabel('誤碼率');title('信噪比與誤碼率的關(guān)系');并串轉(zhuǎn)換子函數(shù)代碼如下：function y,n=f2t(x)j=length(x);n=1;for i=1:j; if x(i)>15; y(n)=1; y(n+1)=1; y(n+2)=1; y(n+3)=1; elseif x(i)<0; y(n)=0; y(n+1)=0; y(n+2)=0; y(n+3)=0; else y(n)=fix(x(i)/8); y(n+1)=fix(x(i)-y(n)*8

10、)/4); y(n+2)=fix(x(i)-y(n)*8-y(n+1)*4)/2); y(n+3)=mod(x(i),2); n=n+4; endendn=n-1;四、 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析在matlab中運(yùn)編寫好的qam函數(shù)，觀察并分析結(jié)果。原始無噪聲的信號星座圖：圖2 原始信號星座圖信噪比為10dB情況下的星座圖：圖3 信噪比為10dB情況下信號星座圖信噪比為0dB情況下的星座圖：圖4 信噪比為10dB情況下信號星座圖信噪比與誤碼率關(guān)系曲線圖：圖5 信噪比與誤碼率關(guān)系曲線五、 體會完成本設(shè)計(jì)之后對QAM調(diào)制有了很清楚的認(rèn)識，明白了QAM調(diào)制的意義和重要性，了解了QAM的調(diào)制過程和基本步驟，對二進(jìn)制在數(shù)字通信中的重要性也有所認(rèn)識。另一方面，在matlab的使用過程中也學(xué)到了很多的關(guān)于matlab的使用技巧和方法，同時(shí)也存在一