基于MATLAB的QAM 眼圖和星座圖

1、南昌大學(xué)信息工程學(xué)院隨機(jī)信號(hào)分析課程作業(yè)題 目：QAM調(diào)制信號(hào)的眼圖及星座圖仿真指導(dǎo)老師：虞貴財(cái)作 者：畢圣昭日 期：2011-12-05QAM調(diào)制信號(hào)的眼圖及星座圖仿真1. 眼圖眼圖是在數(shù)字通信的工程實(shí)踐中測(cè)試數(shù)字傳輸信道質(zhì)量的一種應(yīng)用廣泛、簡(jiǎn)單易行的方法。實(shí)際上它的一個(gè)掃描周期是數(shù)據(jù)碼元寬度12倍并且與之同步的示波器。對(duì)于二進(jìn)制碼元，顯然1和0的差別越大，接受判別時(shí)錯(cuò)判的可能性就越小。由于傳輸過(guò)程中受到頻帶限制，噪聲的疊加使得1和0的差別變小。在接收機(jī)的判決點(diǎn)，將“1”和“0”的差別用眼圖上“眼睛”張開(kāi)的大小來(lái)表示，十分形象、直觀和實(shí)用。MATLAB工具箱中有顯示眼圖和星座圖的儀器，下面通

2、過(guò)具體的例子說(shuō)明它們的應(yīng)用。圖1-1所示是MATLAB ToolboxCommblks中的部分內(nèi)容，展示了四進(jìn)制隨機(jī)數(shù)據(jù)通過(guò)基帶QPSK調(diào)制、升余弦濾波（插補(bǔ)）及加性高斯白噪聲傳輸環(huán)境后信號(hào)的眼圖。圖1-1 通過(guò)QPSK基帶調(diào)制升余弦濾波及噪聲環(huán)境后觀察眼圖的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖1-2所示是仿真運(yùn)行后的兩幅眼圖，上圖是I（同相）信號(hào)，下圖是Q（正交）信號(hào)。圖1-2 通過(guò)QPSK基帶調(diào)制及噪聲傳輸環(huán)境后觀察到的眼圖2. 星座圖星座圖是多元調(diào)制技術(shù)應(yīng)用中的一種重要的測(cè)量方法。它可以在信號(hào)空間展示信號(hào)所在的位置，為系統(tǒng)的傳輸特性分析提供直觀的、具體的顯示結(jié)果。為了是系統(tǒng)的功率利用率、頻帶利用率得到充分的利

3、用，在特定的調(diào)制方式下，在信號(hào)空間中如何排列與分布信號(hào)？在傳輸過(guò)程中疊加上噪聲以后，信號(hào)之間的最小距離是否能保證既定的誤碼率的要求這些問(wèn)題的研究用星座圖儀十分直觀方便。多元調(diào)制都可以分解為In-phase（同相）分量及Quadrature（正交）分量。將同相分量用我們習(xí)慣的二維空間的軸表示，正交分量用軸表示。信號(hào)在平面（同相正交平面）的位置就是星座圖。MATLAB通信系統(tǒng)的工具箱里有著使用方便、界面美觀的星座圖儀。圖1-3所示是隨機(jī)數(shù)據(jù)通過(guò)基帶QAM調(diào)制及噪聲環(huán)境傳輸后，觀察星座圖的仿真系統(tǒng)。圖1-3 通過(guò)基帶QAM調(diào)制及噪聲環(huán)境傳輸后觀察星座圖的仿真系統(tǒng)圖1-4所示是運(yùn)行仿真后的星座圖圖1-

4、4 通過(guò)基帶QAM調(diào)制及噪聲環(huán)境傳輸后觀察到的星座圖3. 用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)QAM的眼圖和星座圖MATLAB通信工具箱中提供了眼圖顯示函數(shù)“eyediagram”。其調(diào)用格式為eyediagram(x,n,period,offset,plotstring);其中：x是輸入信號(hào)序列；n是每一波形軌跡的樣值數(shù)；period是作圖的時(shí)間范圍刻度，在-period/2 到period/2之間；offset是偏移量，在0n-1之間；plotstring是作圖線型選項(xiàng)。MATLAB中觀察多元數(shù)字調(diào)制輸出的星座圖可用指令“scatterplot”。其調(diào)用格式為scatterplot(x,n,offset

5、,plotstring,h);下面用程序?qū)崿F(xiàn)QAM的I路、Q路眼圖及星座圖，程序如下：%QAM的眼圖和星座圖實(shí)現(xiàn)M=16;Fd=1;Fs=10; %定義M元數(shù)和采樣率Pd=100; %計(jì)算的軌跡數(shù)msg_d=randint(Pd,1,M); %產(chǎn)生在（0，M-1）范圍內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)%使用矩形星座圖的QASK調(diào)制msg_a=modmap(msg_d,Fd,Fd,qask,M);%假定信道等價(jià)于升余弦濾波器delay=3; %升余弦濾波器的延時(shí)rcv=rcosflt(msg_a,Fd,Fs,fir/normal,0.5,delay); %通過(guò)濾波器%去掉升余弦濾波器的暫時(shí)響應(yīng)部分的數(shù)據(jù)propdel

6、ay=delay.*Fs/Fd+1; %濾波器的適合的時(shí)延rcv1=rcv(propdelay:end-(propdelay-1),:);N=Fs/Fd;%作出接收信號(hào)的眼圖和星座圖（無(wú)噪聲無(wú)串?dāng)_）offset1=0;h1=eyediagram(rcv1,N,1/Fd,offset1);h2=scatterplot(rcv1,N,0,bx);rcv2=rcv1+0.1*randn(size(rcv1); %接受QASK信號(hào)加高斯噪聲%作出接收信號(hào)的眼圖和星座圖（加入噪聲的情況）h3=eyediagram(rcv2,N,1/Fd,offset1);h4=scatterplot(rcv2,N,0,bx);運(yùn)行程序，QAM的