北邮 通原软件实验报告 16QAMWord格式文档下载.docx
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16QAM解调原理方框图:
图二16QAM解调框图
16QAM是用两路独立的正交4ASK信号叠加而成,4ASK是用多电平信号去键控载波而得到的信号。
它是2ASK体制的推广,和2ASK相比,这种体制的优点在于信息传输速率高。
正交幅度调制是利用多进制振幅键控(MASK)和正交载波调制相结合产生的。
16进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。
16QAM的产生有2种方法:
(1)正交调幅法,它是有2路正交的四电平振幅键控信号叠加而成;
(2)复合相移法:
它是用2路独立的四相位移相键控信号叠加而成。
在这里我们使用第一种方法。
16QAM信号的星座图:
图三16QAM星座图
上图是16QAM的星座图,图中f1(t)和f2(t)是归一化的正交基函数。
各星座点等概出现。
星座图中最近的距离与解调误码率有很密切的关系。
上图中的最小距离是dmin=2。
16QAM的每个星座点对应4个比特。
哪个星座点代表哪4比特,叫做星座的比特映射。
通常采用格雷映射,其规则是:
相邻的星座点只差一个比特。
实验所需模块连接图如下所示:
图四模块连接图
各个模块参数设置:
元件编号
属性
类型
参数设置
0,2
Source
PNseq
Amp=1V;
Rate=10Hz;
Levels=4
4,13
Sinusiod
Rate=100Hz
12
GaussNoise
StdDev=0V;
Mean=0V
5,7,9,10
Multipler
———
3
Adder
17,18
Operator
LinearSys
Butterworth,3Poles,fc=10Hz
19,14,15
Sink
设置系统时间为20Sec(观察眼图),仿真频率1000Hz
三、实验步骤
(1)按照实验所需模块连接图,连接各个模块
(2)设置各个模块的参数:
1信号源部分:
PN序列发生器产生双极性NRZ序列,频率10HZ
图五信号源设置示意图
2载频:
频率设置为100Hz。
图六载频发生器设置示意图
3高斯噪声:
均值为0,方差为0。
图七高斯噪声设置示意图
4低通滤波器:
3Poles,Fc=10Hz;
图八低通滤波器设置示意图
(3)观察调制波形和眼图。
(4)逐渐加入噪声,观察其对眼图和星座图的影响
(5)改变带宽时,通过眼图和星座图观察噪声对16QAM信号的影响
四、实验结果
(1)噪声为0时,16QAM信号波形图与星座图
图十16QAM信号波形图
图十一16QAM信号星座图
图十二16QAM信号眼图
通过对无噪声条件下,对16QAM眼图、星座图、波形图的观察,我们发现16QAM信号有16个离散的状态,属于幅度与相位联合调制。
当仅观察I路或Q路时,我们可以发现这是一个4ASK信号,有四个离散的电平。
当观察眼图时,我们发现眼睛睁开很大,眼图十分清晰,误码率低。
(2)逐渐改变噪声方差
1噪声方差为1,均值为0时
图十三16QAM信号眼图与星座图
2噪声方差为3,均值为0时
图十四16QAM信号眼图
图十五16QAM信号星座图
由上面两个不同的噪声方差的眼图、星座图的观察可知,当噪声功率越大时,眼睛张开的角度越小,星座图的转移路线也变得更加不清晰。
这意味着信号收到噪声污染越来越严重,解调输出误码率变高。
(3)改变噪声均值,观察均值变化时对信号的影响
1当噪声方差为0,均值为3时
图十六16QAM眼图与星座图
2当噪声方差为0,均值为10时
图十七16QAM眼图
图十八16QAM星座图
由以上所有图比较,我们可以看出,当系统噪声增加时,方差的加大比均值的加大对系统的影响更大,噪声加大会导致解调信号出现误码。
反映在眼图上就是眼睛闭合,反映在星座图上就是星座图转移混乱。
五、实验讨论
从实验结果可以看出,通过对无噪声条件下,对16QAM眼图、星座图、波形图的观察,我们发现16QAM信号有16个离散的状态,属于幅度与相位联合调制。
通过对加入噪声的眼图和星座图的观察,可知,当噪声功率越大时,眼睛张开的角度越小,星座图的转移路线也变得更加不清晰。
另外,当系统噪声增加时,方差的加大比均值的加大对系统的影响更大,噪声加大会导致解调信号出现误码。
实验意见与建议
1、希望老师可以考虑加入matlab的相关实验,据我了解,虽然SYSTEMVIEW直观形象,易于学生理解原理的本质,但是在研究生阶段,更多是使用matlab做仿真,希望可以早加入matlab实验!
2、希望可以加入更多在频域观察信号波形的实验,很多在时域不是很好发现的情况,在频域可以一目了然的发现到。
3、希望老师可以给同学们提前布置预习任务,这样的话,在实验时数据更多的由学生自己去决定,可以加大学习的自主性和积极性
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