16qam星形和矩形星座图调制解调matlab代码.docx

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16qam星形和矩形星座图调制解调matlab代码

16qam_星形和矩形星座图调制解调matlab代码

%%------------------------------------------------------------

%软件无线电课程设计

%

%方形、星形16QAM调制解调仿真

%

%%------------------------------------------------------------

%%主程序

clc

clear

%%定义参数

fd=250*10^6;%码元速率250M

fs=2500*10^6;%滤波器采样率

fc=2500*10^6;%载波频率2.5G

f=10000*10^6;%对载波采样

data_len=200000;%数据长度

sym_len=data_len/4;%码元序列长度

M_QAM=16;%QAM数

k=log2（M_QAM）;

SNR=1:

12;%白噪声信噪比,

%%------------------------------------------------------------

bit_tx=randint（1,data_len）;%产生随机序列

echooff;

rec_qam16=QamMod（bit_tx,16）;%方形16QAM调制star_qam16=SrarQamMod（bit_tx）;%星形16QAM调制

base_rec=base_shape（fd,fs,f,rec_qam16）;%基带成型滤波base_star=base_shape（fd,fs,f,star_qam16）;%基带成型滤波

fori=1:

length（SNR）%信噪比从1dB到12dB计算误码率

SNR_=i

%方形映射16QAM

rf_rec_qam16=CarrierMod（fc,f,base_rec）;%载波调制

rf_rec_qam16_n=awgn（rf_rec_qam16,SNR（i）,'measured'）;%加噪声

[rec_qam16_rxbase_rec_rx]=CarrierDemod（fd,fs,fc,f,rf_rec_qam16_n）;%载波解调

bit_rec_rx=QamDemod（rec_qam16_rx,16）;%MQAM解调

[num_qam16,perr_qam16_rec（i）]=biterr（bit_tx,bit_rec_rx）;%误码率

qam16_data_rec（i,:

）=rec_qam16_rx;

%scatterplot（rec_qam16_rx）;

%星形映射16QAM

rf_star_qam16=CarrierMod（fc,f,base_star）;%载波调制

rf_star_qam16_n=awgn（rf_star_qam16,SNR（i）,'measured'）;%加噪声

[star_qam16_rxbase_star_rx]=CarrierDemod（fd,fs,fc,f,rf_star_qam16_n）;%载波解调

bit_star_rx=StarQamDemod（star_qam16_rx）;%MQAM解调

[num_qam16,perr_qam16_star（i）]=biterr（bit_tx,bit_star_rx）;%误码率

qam16_data_star（i,:

）=star_qam16_rx;

%scatterplot（star_qam16_rx）;

end

%%理论误码率计算

SNRtheo=0:

0.1:

length（SNR）;fori=1:

length（SNRtheo）

SNRdec=10.^（SNRtheo（i）/10）;

theo_perr_qam16（i）=（3/8）*erfc（sqrt（SNRdec*2/5））;

end

%%基带波形

N=200;

n=1:

N;

t=1:

N*10;

%发送端波形

figure;

stem（n,bit_tx（n））;title（'发送序列'）;%发送序列

figure（'Name','发送端基带信号'）;

subplot（411）;

plot（t,real（base_rec（t）））;title（'方形映射-Q路'）;

subplot（412）;

plot（t,imag（base_rec（t）））;title（'方形映射-I路'）;

subplot（413）;

plot（t,real（base_star（t）））;title（'星形映射-Q路'）;

subplot（414）;

plot（t,imag（base_star（t）））;title（'星形映射-I路'）;

%接收端波形

figure;

subplot（211）;

stem（n,bit_rec_rx（n））;title（'方形接收序列'）;

subplot（212）;

stem（n,bit_star_rx（n））;title（'星形接收序列'）;

figure（'Name','接收端基带信号'）;

subplot（411）;

plot（t,real（base_rec_rx（t）））;title（'方形映射-Q路'）;

subplot（412）;

plot（t,imag（base_rec_rx（t）））;title（'方形映射-I路'）;

subplot（413）;

plot（t,real（base_star_rx（t）））;title（'星形映射-Q路'）;

subplot（414）;

plot（t,imag（base_star_rx（t）））;title（'星形映射-I路'）;

%基带眼图

N1=20000;

Tn=f/fd;

eye_rex=base_rec（1:

N1）;

eyediagram（eye_rex,Tn*4,Tn）;title（'方形基带眼图'）;

eye_star=base_star（1:

N1）;

eyediagram（eye_star,Tn*4,Tn）;title（'星形基带眼图'）;

%%接收端星座图

%scatterplot（qam16_data_rec（12,:

））;figure（'Name','方形16QAM接收端星座图'）;

fori=3:

3:

12

subplot（2,2,i/3）;

plot（real（qam16_data_rec（i,:

））,imag（qam16_data_rec（i,:

））,'.'）;

xmax=5;axis（[-xmaxxmax-xmaxxmax]）

title（['Snr=',num2str（SNR（i））,'dB']）;

end

figure（'Name','星形16QAM接收端星座图'）;

fori=3:

3:

12

subplot（2,2,i/3）;

plot（real（qam16_data_star（i,:

））,imag（qam16_data_star（i,:

））,'.'）;

xmax=3;axis（[-xmaxxmax-xmaxxmax]）

gridon;title（['Snr=',num2str（SNR（i））,'dB']）;

end

%%功率谱密度

f_plot;

%%误码率分析

%16QAM误码率曲线

figure（'Name','16QAM误码性能对比'）;

%semilogy（SNRtheo,theo_perr_qam16）;%holdon;

semilogy（SNR,perr_qam16_rec,'*'）;holdon;

semilogy（SNR,perr_qam16_star,'o'）;xlabel（'SNRindB'）;

ylabel（'PrbofErr'）;

legend（'方形16QAM','星形16QAM'）;

title（'16QAM误码性能对比'）;

%-------------------------------------------------------------------------------

%%基带成型

functionbase_info=base_shape（fd,fs,f,seq_16QAM）%平方根升余弦滤波器,滚降系数0.5，延迟3个采样点

flt=rcosine（fd,fs,'sqrt',0.5）;

%I路和Q路

seq_Q=real（seq_16QAM）;

seq_I=imag（seq_16QAM）;

%增采样

R=fs/fd;

up_seq_Q=upsample（seq_Q,R）;

up_seq_I=upsample（seq_I,R）;

%升余弦调制

rcos_Q=conv（up_seq_Q,flt）;

rcos_I=conv（up_seq_I,flt）;

%提升

rcos_Q_up=interp（rcos_Q,f/fs）;

rcos_I_up=interp（rcos_I,f/fs）;

base_info=rcos_Q_up+j*rcos_I_up;

%--------------------------------------------------------------------

%%载波解调

function[data_rxbase_rx]=CarrierDemod（fd,fs,fc,f,receive）

%%分两路乘正交高频载波

rc_length=length（receive）;

flt=rcosine（fd,fs,'sqrt',0.5）;

t=0:

rc_length-1;

rc_Q=receive.*sin（2*pi*fc*t/f）;rc_I=receive.*cos（2*pi*fc*t/f）;

%减采样后根升余弦匹配滤波，注意对齐采样点

down_Q=downsample（[0rc_Q],f/fs）;

down_I=downsample（rc_I,f/fs）;

low_Q_rcos=conv（down_Q,flt）;

low_I_rcos=conv（down_I,flt）;

base_rx=low_Q_rcos（1:

length（low_I_rcos））+j*low_I_rcos;

%两次根升余弦滤波延迟，定位初始信号位置

%delay+1:

end-delay-1

R=fs/fd;

delay=3*R*2;

rc_Q_seq=（downsample（low_Q_rcos（delay+1:

end-delay-1）,R））;rc_I_seq=（downsample（low_I_rcos（delay+1:

end-delay-1）,R））;%类型转换

data_rx=rc_Q_seq+j*rc_I_seq;

%--------------------------------------------------------------------------

%%载波调制

functiontransmit=CarrierMod（fc,f,base）

%载波调制

t=0:

length（base）-1;

high_freq_Q=real（base）.*sin（2*pi*fc*t/f）;

high_freq_I=imag（base）.*cos（2*pi*fc*t/f）;

transmit=high_freq_Q+high_freq_I;

%------------------------------------------------------------------------------

%

%QAM解调程序，将MQAM码元还原为二进制数据

%入口参数:

data_QAM:

QAM码元数据

%M_QAM:

MQAM中M的大小

%出口参数:

二进制数据比特流

%------------------------------------------------------------------------

functiondata_out=QamDemod（data_QAM,M_QAM）

k=log2（M_QAM）;%每个M进制码元的bit数

data_len=length（data_QAM）;%码元长度

%-------------------------------------------------------------------

%QAM信号放缩至与发送端相同比例

data_temp=data_QAM（find（real（data_QAM>0）））;

aver=mean（real（data_temp））;

data_Qam_temp=data_QAM/aver*（2^（k/2-1））;

%------------------------------------------------------------------------

%平移到第一象限

data_Qam_temp2=（data_Qam_temp+（2^（k/2）-1）*（1+j））/2;%----------------------------------------------------------------------

%将实部虚部分别映射为二进制数据

%实部

data_real=round（real（data_Qam_temp2））;%实部判决

data_real（find（data_real>（2^（k/2）-1）））=2^（k/2）-1;%大于2^（k/2）-1的数据判定为2^（k/2）-1data_real（find（data_real<0））=0;%小于0的数据判为0

bit_real=abs（dec2bin（data_real））-'0';%虚部

data_imag=round（imag（data_Qam_temp2））;%虚部判决

data_imag（find（data_imag>（2^（k/2）-1）））=2^（k/2）-1;%大于2^（k/2）-1的数据判定为2^（k/2）-1data_imag（find（data_imag<0））=0;%小于0的数据判为0

bit_imag=abs（dec2bin（data_imag））-'0';%------------------------------------------------------------------------

%还原为二进制比特流

bit_rec=[bit_real,bit_imag]';

data_out=reshape（bit_rec,1,data_len*k）;

%-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

%

%QAM调制程序，实现二进制到MQam调制

%入口参数:

binary:

二进制数据

%M_QAM:

MQAM中M的大小

%返回参数:

MQAM码元

%------------------------------------------------------------------------

functiondata_M=QamMod（binary,M_QAM）

k=log2（M_QAM）;%每个M进制码元的bit数

data_len=length（binary）;%比特长度

binary_rec=reshape（binary,k,data_len/k）';%转化为data_len/k行，k列，的矩阵，以便转化为16进制M进制

%计算实部

data_str1=num2str（binary_rec（:

1:

k/2））;data_m_real=bin2dec（data_str1）;

%计算虚部

data_str2=num2str（binary_rec（:

k/2+1:

k））;data_m_imag=bin2dec（data_str2）;

%实部虚部映射到MQam

data_M=（（data_m_real*2-2^（k/2）+1）+j*（data_m_imag*2-2^（k/2）+1））.';

%---------------------------------------------------------------------------------

%%星形16QAM映射

functiondata_m16=SrarQamMod（binary）%binary=randint（1,100）;%产生随机序列

data_len=length（binary）;%比特长度

binary_rec=reshape（binary,4,data_len/4）';%转化为data_len/4行，4列，的矩阵，以便转化为16进制

data_str=num2str（binary_rec）;

data_dec=bin2dec（data_str）;

data_mm16=（floor（data_dec/8）+1）.*exp（j*45/180*pi*mod（data_dec,8））;

data_m16=reshape（data_mm16,1,data_len/4）;

%------------------------------------------------------------------------------

%%星形16QAM解调

functiondata_bit=StarQamDemod（qam_rev）%qam_rev=xing_qam16_noise（1:

10）;

am=abs（qam_rev）;%幅度判定

am（find（am>2））=2;%幅度大于2的判定为2

am（find（am<1.5））=1;%幅度大于2的判定为2

%相位判定

ang=angle（qam_rev）/pi*180;%将-180度到0度变为180度到360度

ang（find（ang<0））=ang（find（ang<0））+360;ang_n=round（ang/45）;

ang_n（find（ang_n>7））=0;

data_dec=8*（round（am）-1）+ang_n;

%data_dec（find（data_dec>15））=15;%大于15的判定为15

%data_dec（find（data_dec<0））=0;%小于0的判定为0

data_bit_rec=dec2bin（data_dec）;

data_bit=reshape（data_bit_rec',1,length（qam_rev）*4）-'0';