基于qam調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真畢業(yè)論文

PAGEPAGE37*******************實踐教學(xué)*******************蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2013年秋季學(xué)期《通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)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(xué)號： 指導(dǎo)教師： 成績：

摘要近年來，信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。但無線信道中的衰落現(xiàn)象，嚴(yán)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(guān)鍵詞：正交振幅調(diào)制；Matble；調(diào)制解調(diào)；仿真目錄摘要 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(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試 114.116QAM調(diào)制信號 114.1.1信號源 114.1.2串并轉(zhuǎn)換 114.1.32-4電平轉(zhuǎn)換 124.1.4增加載波 134.1.5調(diào)制信號形成 144.216QAM調(diào)制信號的噪聲疊加 154.316QAM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(zhuǎn)換 164.3.3并串轉(zhuǎn)換 174.4無線衰落信道性能分析 184.4.116QAM抗噪聲性能仿真 18總結(jié) 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(dāng)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(wù)，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(shù)，尤其是多進制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)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。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\o"大學(xué)教授"大學(xué)教授、\o"倉庫管理員"倉庫管理員、\o"護士"護士、\o"商店負(fù)責(zé)人"商店負(fù)責(zé)人、\o"辦公室經(jīng)理"辦公室經(jīng)理和卡車司機。他們使用無線通信技術(shù)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(yán)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(guān)鍵問題。一基本原理1.1QAM調(diào)制解調(diào)原理1.1.1QAM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(shù)，尤其是多進制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)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。 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1-1M=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M＝4PAM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(jié)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(dá)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。圖1-2QAM調(diào)制器框圖1.1.2QAM的解調(diào)和判決原理假設(shè)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(guān)運算（1-5）（1-6） 如圖1-3所示，相關(guān)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1-3QAM信號的解調(diào)和判決假設(shè)圖中所示的時鐘與接收信號同步，以使相關(guān)器的輸出在適當(dāng)?shù)臅r刻及時被抽樣。在這些條件下兩個相關(guān)器的輸出分別表示為式（1-7）和式（1-8）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(guān)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）1.1.3QAM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)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(dāng)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(dāng)k為偶數(shù)時，這個結(jié)果對M＝情形時精確的，而當(dāng)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(yán)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(dá)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（Rayleighfadingchannel）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(shè)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(luò)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(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。假設(shè)經(jīng)反射（或散射）到達(dá)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(luò)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(biāo)準(zhǔn)，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(fù)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(shè)經(jīng)反射（或散射）到達(dá)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(luò)概率密度函數(shù)為（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(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試4.116QAM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[-11-1111-1-1]，sigexpand函數(shù)的作用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(zhuǎn)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(zhuǎn)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：-11-1111-1-1上支路d_NRZ1：-1-11-1下支路d_NRZ2：111-1圖4-2串并轉(zhuǎn)換后上下支路信號時域波形圖4.1.32-4電平轉(zhuǎn)換2-4電平轉(zhuǎn)換就是將輸入信號的2電平信號狀態(tài)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后變成相應(yīng)的4電平信號。這里選擇的映射關(guān)系如下所示：映射前數(shù)據(jù)雙極性電平/V00-1-1-301-11-1101-1111113根據(jù)以上的映射關(guān)系，可得到上下支路分別為上支路d_NRZ1：-1-11-1；下支路d_NRZ2：111-1；2-4電平轉(zhuǎn)換信號：上支路d_NRZ1：-1-11-12-4電平轉(zhuǎn)換后：-31下支路d_NRZ2：111-12-4電平轉(zhuǎn)換后：31圖4-32-4電平轉(zhuǎn)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(jié)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4.216QAM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時才相關(guān)，而在任意兩個時刻的隨機變量都是不相關(guān)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(shè)置Pn=-10dB.4.316QAM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(yīng)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(zhuǎn)換和并串轉(zhuǎn)換即可得到解調(diào)信號。4.3.1濾波器IIR濾波器采用的巴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(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(dāng)碼元幅度大于1時，判為3。4-2電平轉(zhuǎn)換是2-4電平轉(zhuǎn)換的逆過程，其映射關(guān)系如下圖4-7所示：映射前數(shù)據(jù)電平/V雙極性-300-1-1-101-111101-131111圖4-7上下支路抽樣判決及4-2轉(zhuǎn)換后信號時域波形圖4.3.3并串轉(zhuǎn)換經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換即可得到解調(diào)信號，采用循環(huán)語句實現(xiàn)，fors=1:N/2ddd(2*s-1)=dd111111(s);ddd(2*s)=dd222222(s);end將兩路并聯(lián)信號經(jīng)過轉(zhuǎn)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4.4.116QAM抗噪聲性能仿真對于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4-9QAM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?？偨Y(jié)通信綜合訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)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(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)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(shè)計過程中困難有很多，其主要表現(xiàn)在不熟練軟件編程?？傊ㄟ^此次設(shè)計，我的收獲有以下幾點：首先，通過此次課程設(shè)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(xùn)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(xì)節(jié)決定成敗。不做系統(tǒng)，許多細(xì)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(zhuǎn)。這可真應(yīng)驗了“細(xì)節(jié)決定一切”這句話。這一切告訴我做任何事情必須從全局出發(fā)，并且要注意其中的任何一個細(xì)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，2010[2]樊昌信．通信原理．北京：國防工業(yè)出版社，2002[3]曹志剛等著．現(xiàn)代通信原理．北京：清華大學(xué)出版社，2001[4]吳偉陵等著．移動通信原理．北京：電子工業(yè)出版社，2005[5].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(xué)出版社，2000[6]潘子宇．Matlab通信仿真設(shè)計指導(dǎo)書．南京工程學(xué)院，2011[7]劉敏．MATLAB通信仿真與應(yīng)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);out=zeros(M,N);out(1,:)=d;out=reshape(out,1,M*N);2、計算信號的傅里葉變化function[f,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: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(biāo)起點tx2=8;%時域波形圖橫坐標(biāo)終點ty1=-4.5;%時域波形圖縱坐標(biāo)起點ty2=4.5;%時域波形圖縱坐標(biāo)終點fx1=-10;%功率譜圖橫坐標(biāo)起點fx2=10;%功率譜圖橫坐標(biāo)終點fy1=-40;%功率譜圖縱坐標(biāo)起點fy2=25;%功率譜圖縱坐標(biāo)終點%產(chǎn)生二進制信源d=[-1,1,-1,1,1,1,-1,-1]dd=sigexpand(d,fc*N_sample);%雙極性gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ波形d_NRZ=conv(dd,gt);%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_NRZf]=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(zhuǎn)換d1=[];d2=[];fori=1:N/2d1(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=ones(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(zhuǎn)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));axis([tx1,tx2,ty1,ty2]);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('串并轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換d11=[];%上支路d22=[];%下支路·form=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');title('2-4電平轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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));axis([tx1,tx2,ty1,ty2]);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('2-4轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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_NRZ22=d_NRZ22(1:Lt);tao=3/16;tm=0:dt:8*Ts*tao-dt;forw=2:N/4phxh1=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));fork=1:8*tao*fc*N_samplepd_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.*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,fx2,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);plot(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+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(dB/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dd111=r_16QAM11(2*fc*N_sample:4*fc*N_sample:end);%在每個碼元中間抽樣dd1111=[];forn=1:N/4ifdd111(n)>1dd1111(n)=3;elseif0<dd111(n)&dd111(n)<1dd1111(n)=1;elseif-1<dd111(n)&dd111(n)<0dd1111(n)=-1;elsedd1111(n)=-3;endenddd11111=sigexpand(dd1111,4*fc*N_sample);d_NRZ13=conv(dd11111,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([tx1,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=[];forn=1:N/4ifdd222(n)>1dd2222(n)=3;elseif0<dd222(n)&dd222(n)<1dd2222(n)=1;elseif-1<dd222(n)&dd222(n)<0dd2222(n)=-1;elsedd2222(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(zhuǎn)換dd111111=[];forp=1:N/4ifdd1111(p)==3dd111111(2*p-1)=1;dd111111(2*p)=1;elseifdd1111(p)==1dd111111(2*p-1)=1;dd111111(2*p)=-1;elseifdd1111(p)==-1dd111111(2*p-1)=-1;dd111111(2*p)=1;elseifdd1111(p)==-3dd111111(2*p-1)=-1;dd111111(2*p)=-1;endendddd11111=sigexpand(dd111111,2*fc*N_sample);d_NRZ14=conv(ddd11111,gt1);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=[];forq=1:N/4ifdd2222(q)==3dd222222(2*q-1)=1;dd222222(2*q)=1;elseifdd2222(q)==1dd222222(2*q-1)=1;dd222222(2*q)=-1;elseifdd2222(q)==-1dd222222(2*q-1)=-1;dd222222(2*q)=1;elseifdd2222(q)==-3dd222222(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4-2電平變換后信號時域波形圖');grid;%并串轉(zhuǎn)換ddd=[];fors=1:N/2ddd(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_16QAMf).^2/T));axis([fx1,fx2,fy1,fy2]);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('解調(diào)信號功率譜圖');grid;figure(6)holdon forn1=-3:3 forn2=-3:3 if~((n1==0)|(n2==0)|(n1==2)|(n1==-2)|(n2==2)|(n2==-2)) scatter(n1,n2); end end end axis([-44-44]); holdoff title('16QAM星座圖'); xlabel('同相支路') ylabel('正交支路')p1=0:0.5:10;ber=3/4*erfc(sqrt(0.4*p1));figure(7)semilogy(log(p1),ber,'b*-')title('QAM信號誤碼率分析')xlabel('信噪比');ylabel('誤碼率');致謝在本次課程設(shè)計過程中，我深深體會到了從書本學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用中的不同，這種感同身受必將對我們今后的學(xué)習(xí)與生活帶來很大的幫助。在大學(xué)階段，理論的學(xué)習(xí)和實踐是密不可分的。離開了實踐的理論是沒有任何意義可言的，理論是需要伴隨著實踐才能完善。同時此次課程設(shè)計畢竟是一個全面的設(shè)計而自己所學(xué)知識水平和能力是有限的，所以我遇到了很多問題。但期間得到各位老師的幫助和指導(dǎo)，尤其是王惠琴老師，在此表示真誠的感謝！并對同組成員對我的幫助一并表示感謝！基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究\