完整版16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能分析文档格式.docx
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2.设计程序时必须使得程序尽可能的简单。
3.利用MATLAB进行程序编写并对系统进行仿真分析。
指导教师签名:
20年月日
、指导教师评语:
2010年月日
二、成绩
验收盖章
16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能
分析
1设计目的
(1)掌握16QAM调制与解调的原理。
(2)掌握星座图的原理并能熟悉星座图的应用。
(3)熟悉并掌握MATLAB的使用方法。
(4)通过对16QAM调制性能的分析了解16QAM调制相对于其它调制方式的优缺点。
2设计原理
正交振幅调制(QuadratureAmplitudeModulation,QAM)是一种振幅和相位联合键控。
虽然MPSK和MDPSK等相移键控的带宽和功率方面都具有优势,即带宽占用小和比特噪声比要求低。
但是由图1可见,在MPSK体制中,随着
/8
15/8
M的增大,相邻相位的距离逐渐减小,使噪声容限随之减小,误码率难于保证。
为了改善在M大时的噪声容限,发展出了QAM体制。
在QAM体制中,信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。
这种信号的一个码元可以表示为
sjt)
Akcos(°
tk)
kTt(k1)T
(2—1)
式中:
k=整数;
Ak和k分别可以取多个离散值。
式(2—1)
可以展开为
A.coskcos0t
a.sinksin0t
(2—2)
则式(2—1)变为
Xk和Yk也是可以取多个离散的变量。
从式(2—3)看出,Sk(t)可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。
在式(2—1)中,若k值仅可以取/4和-/4,Ak值仅可以取+A和-A,则此QAM信号就成为QPSK信号,如图2所示:
图24QAM信号矢量图
所以,QPSK信号就是一种最简单的QAM信号。
有代表性的QAM信号是16进
制的,记为16QAM,它的矢量图示于下图中:
图316QAM信号矢量图
图中用黑点表示每个码元的位置,并且示出它是由两个正交矢量合成的。
类似地,
有64QAM和256QAM等QAM信号,如图4、图5所示。
它们总称为MQAM
调制。
由于从其矢量图看像是星座,故又称星座调制。
16QAM信号的产生方法主要有两种。
第一种是正交调幅法,即用两路独立
的正交4ASK信号叠加,形成16QAM信号,如图6所示。
第二种方法是复合相
移法,它用两路独立的
图7复合相移法
虚线大圆上的4个大黑点表示一个QPSK信号矢量的位置。
在这4个位置上可以
叠加上第二个QPSK矢量,后者的位置用虚线小圆上的4个小黑点表示。
3设计过程
3.1设计思路
由设计原理中可知MQAM调制又称为星座调制,故我们在设计16QAM调制系统时就可以星座图来进行编程。
下面我们就借用如图8所示的星座图设计一个16QAM调制系统。
图816QAM星座
在图中共有16个点,每个点用4个比特表示,代表调制以后的一个矢量位置(这个点拥有唯一的振幅与相位)。
因此我们可以把横轴看作是实轴,纵轴看作虚轴。
由于每个点与跟它相邻的四个点是等距,且设为2,则每个点都可用一
个虚数进行表示。
例如点0000可用-1-j表示,这个虚数的模就是相当于16QAM信号的振幅,相角就相当于16QAM信号的相位。
所以16QAM的调制过程就可以用如下语句进行描述:
ifA(1,b:
c)==[0000]
B(k)=-1-1i;
elseifA(1,b:
c)==[0001]
B(k)=-3-1i;
c)==[0010]
B(k)=-1-3i;
c)==[0011]
B(k)=-3-3i;
c)==[0100]
B(k)=1-1i;
c)==[0101]
B(k)=1-3i;
c)==[0110]
B(k)=3-1i;
c)==[0111]
B(k)=3-3i;
c)==[1000]
B(k)=-1+1i;
c)==[1001]
B(k)=-1+3i;
c)==[1010]
B(k)=-3+1i;
c)==[1011]
B(k)=-3+3i;
c)==[1100]
B(k)=1+1i;
c)==[1101]
B(k)=3+1i;
c)==[1110]
B(k)=1+3i;
c)==[1111]
B(k)=3+3i;
end
当调制以后的信号经过信道加噪以后,我们必须对其进行解调。
由于加噪了的缘故,调制以后的信号不再是原来的信号,而应该有不同。
因此在解调时不能简单的将上述过程逆转,即不能由-1-j就判断为0000。
而应该对虚数的实部和虚部设定一个范围后再进行判断。
这个范围边界的选取原理我们可以借用量化的概念,取相邻虚数的实部的平均数和虚部的平均数。
以下为16QAM解调过程的程序语句:
if(real(D(n))<
-2)&
&
(imag(D(n))<
-2)
C(1,d:
e)=[0011];
elseif(real(D(n))<
0)
e)=[0001];
2)
e)=[1010];
(imag(D(n))>
=2)
e)=[1011];
0)&
e)=[0010];
e)=[0000];
2)C(1,d:
e)=[1000];
=2)C(1,d:
e)=[1001];
2)&
e)=[0101];
e)=[0100];
e)=[1100];
e)=[1110];
elseif(real(D(n))>
=2)&
-2)C(1,d:
e)=[0111];
0)C(1,d:
e)=[0110];
e)=[1101];
elseif(real(D(n))>
e)=[1111];
3.2设计总程序
clearall;
closeall;
N=40000;
K=4*N;
%信息长度
L=7*N;
W=7*N/4;
E=randsrc(1,K,[0,1]);
%信源’
B=zeros(1,W);
%16QAM调制后的信号
C=zeros(1,L);
%16QAM解调后的信号
num=zeros(20,1);
%误比特数
ber=zeros(20,1);
%误比特率
forSNR=1:
1:
20
%汉明编码
A=encode(E,7,4,'
hamming/binary'
);
%16QAM调制过程
fork=1:
W
b=4*k-3;
c=4*k;
c)==[0111]B(k)=3-3i;
endend%信道加噪
D=awgn(B,SNR);
%16QAM解调过程
forn=1:
d=4*n-3;
e=4*n;
elseif(real(D(
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