16QAM調(diào)制解調(diào)(MATLAB)

1、題目：基于 MATLAB的 16QAM 及 32QAM 系統(tǒng)的仿真原理：QAM 是一種矢量調(diào)制，將輸入比特映射到一個(gè)復(fù)平面，形成復(fù)數(shù)調(diào)制信號(hào)，然后將 I 信號(hào)和 Q 信號(hào)（實(shí)部虛部）分量采用幅度調(diào)制，分別對(duì)應(yīng)調(diào)制在相互正交的兩個(gè)載波 （ cos t ，sin t ）上。下圖為 MQAM 的調(diào)制原理圖。MQAM 的信號(hào)表達(dá)式：si taiC gT tcosC taiS gT t sin C ti1,2,., M ,0tTSaiC 與aiS 是具有M 種不同幅度的加權(quán)值上述表達(dá)式可以看出，QAM 為兩個(gè)正交載波振幅相位調(diào)制的結(jié)合。波形矢量可以表示為 ：si tsi1 f1 tsi 2 f2 ti1

2、,2,., M ,0tTSf1t2 gT t cosC t,0tTSEgf2t2 gT t sinC t,0tTSEgT Ssi10sitf1t dti1,2,., MT Ssi 20sitf 2t dti1,2,., MMQAM 信號(hào)最佳接收 ：實(shí)驗(yàn)仿真條件：碼元數(shù)量設(shè)定為10000 個(gè)，基帶信號(hào)頻率1HZ，抽樣頻率32HZ，載波頻率 4HZ。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ：對(duì)于 QAM，可以看成是由兩個(gè)相互正交且獨(dú)立的多電平ASK信號(hào)疊加而成。因此，利用多電平誤碼率的分析方法，可得到M 進(jìn)制 QAM 的誤碼率為：13 l o g LE bPe (1 L ) e r f c2( n 0) L 21式中， L

3、M ，Eb 為每碼元能量， n0 為噪聲單邊功率譜密度。通過(guò)調(diào)整高斯白噪聲信道的信噪比SNR（Eb/No），可以得到如圖所示的誤碼率圖：010QAM信號(hào)誤碼率分析-110率碼誤-210-310-0.500.511.522.5-1信 噪 比可見(jiàn) 16QAM 和 32QAM 信號(hào)的誤碼率隨著信噪比的增大而逐漸減小，這與理論趨勢(shì)是一致的，但是存在偏差。總結(jié)：與 16QAM 比較， 32QAM 解調(diào)的誤碼率高，但數(shù)據(jù)速率高。 16QAM 一般工作在大信噪比環(huán)境下，誤碼率會(huì)很小，在同等噪聲條件下， 16QAM的抗噪聲性能是相當(dāng)優(yōu)越的。附錄代碼：main_plot.mclear;clc;echo off;

4、close all;N=10000;%設(shè)定碼元數(shù)量fb=1;%基帶信號(hào)頻率fs=32;%抽樣頻率fc=4;%載波頻率,為便于觀察已調(diào)信號(hào)， 我們把載波頻率設(shè)的較低Kbase=2;% Kbase=1,不經(jīng)基帶成形濾波，直接調(diào)制;% Kbase=2,基帶經(jīng)成形濾波器濾波后，再進(jìn)行調(diào)制info=random_binary(N);%產(chǎn)生二進(jìn)制信號(hào)序列y,I,Q=qam(info,Kbase,fs,fb,fc);%對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行16QAM 調(diào)制y1=y;y2=y;%備份信號(hào)，供后續(xù)仿真用T=length(info)/fb;m=fs/fb;nn=length(info);dt=1/fs;t=0:dt:T-

5、dt;n=length(y);y=fft(y)/n;y=abs(y(1:fix(n/2)*2;q=find(y<1e-04);y(q)=1e-04;y=20*log10(y);f1=m/n;f=0:f1:(length(y)-1)*f1;%subplot(212);plot(f,y,'b');grid on;title(' 已調(diào)信號(hào)頻譜 ');xlabel('f/fb');%畫(huà)出 16QAM 調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的星座圖%constel(y1,fs,fb,fc);title(' 星座圖 ');SNR_in_dB=8:2:24; %A

6、WGN信道信噪比 for j=1:length(SNR_in_dB)y_add_noise=awgn(y2,SNR_in_dB(j); %加入不同強(qiáng)度的高斯白噪聲y_output=qamdet(y_add_noise,fs,fb,fc); %對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行解調(diào) numoferr=0;for i=1:Nif (y_output(i)=info(i),numoferr=numoferr+1;end;end;Pe(j)=numoferr/N;%統(tǒng)計(jì)誤碼率end;figure;semilogy(SNR_in_dB,Pe,'blue*-');grid on;xlabel('SNR

7、 in dB');ylabel('Pe');title('16QAM 調(diào)制誤碼率 ');bshape.m%基帶升余弦成形濾波器function y=bshape(x,fs,fb,N,alfa,delay);%設(shè)置默認(rèn)參數(shù)if nargin<6; delay=8;end;if nargin<5; alfa=0.5;end;if nargin<4; N=16;end;b=firrcos(N,fb,2*alfa*fb,fs);y=filter(b,1,x);four2two.mfunction xn=four2two(yn);y=yn; ym

8、in=min(y); ymax=max(y); ymax=max(ymax abs(ymin); ymin=-abs(ymax); yn=(y-ymin)*3/(ymax-ymin);%設(shè)置門(mén)限電平，判決I0=find(yn< 0.5); I1=find(yn>=0.5 & yn<1.5); I2=find(yn>=1.5 & yn<2.5); I3=find(yn>=2.5);yn(I0)=zeros(size(I0);yn(I1)=ones(size(I1);yn(I2)=ones(size(I2)*2;yn(I3)=ones(size(

9、I3)*3;%一位四進(jìn)制碼元轉(zhuǎn)換為兩位二進(jìn)制碼元T=0 0;0 1;1 1;1 0;n=length(yn);for i=1:n;xn(i,:)=T(yn(i)+1,:);end;xn=xn' xn=xn(:);xn=xn'two2four.m%二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成四進(jìn)制function y,yn=two2four(x,m);T=0 1;3 2;n=length(x);ii=1;for i=1:2:n-1;xi=x(i:i+1)+1;yn(ii)=T(xi(1),xi(2);ii=ii+1;end;yn=yn-1.5;y=yn;for i=1:m-1;y=y;yn;end;y=y(:)

10、' %映射電平分別為 -1.5； 0.5； 0.5；1.5random_binary.mfunction info=random_binary(N)if nargin = 0,%如果沒(méi)有輸入?yún)?shù)，則指定信息序列為10000 個(gè)碼元N=10000;end;for i=1:N,temp=rand;if (temp<0.5),info(i)=0;% 1/2 的概率輸出為 0elseinfo(i)=1;% 1/2 的概率輸出為 1endend;qamdet.m%QAM 信號(hào)解調(diào)function xn,x=qamdet(y,fs,fb,fc);dt=1/fs; t=0:dt:(length

11、(y)-1)*dt;I=y.*cos(2*pi*fc*t);Q=-y.*sin(2*pi*fc*t);b,a=butter(2,2*fb/fs); %設(shè)計(jì)巴特沃斯濾波器I=filtfilt(b,a,I);Q=filtfilt(b,a,Q);m=4*fs/fb;N=length(y)/m; n=(.6:1:N)*m; n=fix(n);In=I(n); Qn=Q(n);xn=four2two(In Qn);%I 分量 Q 分量并 / 串轉(zhuǎn)換，最終恢復(fù)成碼元序列 xnnn=length(xn);xn=xn(1:nn/2);xn(nn/2+1:nn);xn=xn(:);xn=xn'qam.m

12、function y,I,Q=qam(x,Kbase,fs,fb,fc);%T=length(x)/fb;m=fs/fb;nn=length(x);dt=1/fs;t=0:dt:T-dt;%串 / 并變換分離出 I 分量、 Q 分量，然后再分別進(jìn)行電平映射 I=x(1:2:nn-1);I,In=two2four(I,4*m);Q=x(2:2:nn);Q,Qn=two2four(Q,4*m);if Kbase=2;%基帶成形濾波I=bshape(I,fs,fb/4);Q=bshape(Q,fs,fb/4);end;y=I.*cos(2*pi*fc*t)-Q.*sin(2*pi*fc*t);32Q

13、AMM=32;k = log2(M);x = randint(20000,1);y = modulate(modem.qammod('M',32,'InputType','Bit'),x); EbNo = -5:1:10;for n=1:length(EbNo)snr(n) = EbNo(n) + 10*log10(k);ynoisy = awgn(y,snr(n),'measured');zms = demodulate(modem.qamdemod('M',32,'OutputType','Bit'),ynoisy); z = de2bi(zms,'left-msb');nErrors(n), BITBER(n) = biterr(x,z);theo_err_prb(n)=(1/k)*3/2*erfc(sqrt(k*0.1*(10.(EbNo(n)/10); enddisp (nErro