基于matlab的MQAM通信系统仿真.docx
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基于matlab的MQAM通信系统仿真.docx
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基于matlab的MQAM通信系统仿真
基于matlab的M-QAM通信系统仿真
课程设计任务书
学生班级:
通信0802班学生姓名:
学号:
设计名称:
基于matlab的M-QAM通信系统的仿真
起止日期:
指导教师:
设计要求:
1.取M=16,产生随机消息序列;
2.调用Matlab函数,根据矩形星座图对消息序列进行QAM调制;
3.加噪声;
4.解调QAM;
5.计算误码率,并与理论误码率比较,作图表示出16QAM的信噪比与误码率的关系曲线。
课程设计学生日志
时间
设计内容
6.28—6.28
查阅资料,确定方案
6.29—6.29
设计总体方案
6.30—7.3
功能和要求的具体设计
7.4—7.4
完成设计报告
7.5—7.5
答辩
课程设计考勤表
周
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
课程设计评语表
指导教师评语:
成绩:
指导教师:
年月日
基于matlab的M-QAM通信系统
的仿真
一、设计目的和意义
从信号平面自用率方面看,单独使用幅度或相位携带信息时,不能最充分地利用信号平面。
而M-QAM调制则正是解决这一问题的一种调制方式,采用幅度相位相结合的调制方式,可以使同样大的信息平面内有更多的信息点。
从抗干扰方面看,在星座图上,采用M-QAM调制的信息的各点的距离要大于采用其它调制的,由星座图上点的特性可知,距离越大,抗干扰能力越强,所以在抗干扰能力方面,QAM调制也优于其它几种调制方式。
由上可知,在现代数字通信系统中,幅度与相位相结合的多进制调制有着重要的意义,并且运用也日益广泛。
二、设计原理
本设计中所采用的16QAM为16进制的幅度相位相结合调制。
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。
其星座图如图1所示。
图116QAM矩形星座图
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。
16QAM信号采取正交相干解调的方法解调,解调器首先对收到的16QAM信号进行正交相干解调,一路与cosωct相乘,一路与sinωct相乘。
然后经过低通滤波器,低通滤波器LPF滤除乘法器产生的高频分量,获得有用信号,低通滤波器LPF输出经抽样判决可恢复出电平信号。
在本次设计中,16QAM的调制和解调均调用matlab中的QAM专用调制解调函数qammod()和qamdemod()。
其中qammod()用于QAM调制,qamdemod()用于QAM解调。
再分别用两个子函数完成调制前的串并转换和解调后的并串转换。
三、详细设计步骤
1)首先进行系统的分析的设计,整个设计分为如下几个部分:
随机序列的产生,序列的串并和并串转换,16QAM调制,星座图的绘制,16QAM解调,加入噪声,误码率的测量及绘图。
2)第一步是编写程序代码,产生一个“0”“1”随机序列,设定长度N为5000,代码如下:
N=5000;
SendIn=randint(1,N);%产生5000个随机的01序列
3)对产生的二进制随机序列进行串并转换,实现将每连续的4位二进制码组合在一起,由于是调用matlab系统函数调制解调,在此将转换后边的序列进行十进制转换,方便后面的调制,再将转换好的序列通过调用qammod()函数进行16qam调制,具体代码如下:
[Send,n]=t2f(SendIn);%二进制换到十进制
SendMod=qammod(Send,16);%16QAM调制
串并转换子函数代码如下:
function[y,n]=t2f(x)
n=1;
y=[];
j=length(x);
k=mod(j,4);
j=j-k;
fori=1:
4:
j;
y(n)=x(i)*8+x(i+1)*4+x(i+2)*2+x(i+3)*1;
n=n+1;
end
n=n-1;
4)绘制星座图,此处选择绘制出三幅星座图,第一幅为原始无噪声情况下的星座图,第一幅为信噪比为10dB情况下的星座,第三幅为信噪比为0dB情况下的星座图。
其中加入指定信噪比的噪声通过awgn()函数来实现。
通过星座图,可以很直观地看出16QAM的特点,通过三幅图的比较,可以观察出噪声对信号的干扰影响。
代码如下:
%绘星座图
scatterplot(SendMod);
title('原始信号星座图');
SNRTest=awgn(SendMod,10);%加噪声
scatterplot(SNRTest);
title('10dB信噪比时星座图');
SNRTest=awgn(SendMod,0);%加噪声
scatterplot(SNRTest);
title('0dB信噪比时星座图');
5)接收解调受噪声干扰的QAM信号,通过循环接收并统计受到不同信噪比干扰的QAM信号,然后对收到的信号进行并串转换。
再计算出不同信噪比情况下的接收端的误码率。
并绘制出误码率跟信噪比的关系曲线。
代码如下:
Count=[];
forSNR=-20:
1:
20;%信噪比从-10到10
sum=0;%统计误码数
Receive=awgn(SendMod,SNR);%加噪声
ReceiveDemod=qamdemod(Receive,16);%16QAM解调
[ReceiveOut,m]=f2t(ReceiveDemod);%十进制换到二进制
fork=1:
m
ifReceiveOut(k)~=SendIn(k);
sum=sum+1;
end
end
Count(SNR+21)=sum/m;
end
h3=figure;
h3=plot(-20:
20,Count);
xlabel('信噪比(dB)');
ylabel('误码率');
title('信噪比与误码率的关系');
并串转换子函数代码如下:
function[y,n]=f2t(x)
j=length(x);
n=1;
fori=1:
j;
ifx(i)>15;
y(n)=1;
y(n+1)=1;
y(n+2)=1;
y(n+3)=1;
elseifx(i)<0;
y(n)=0;
y(n+1)=0;
y(n+2)=0;
y(n+3)=0;
else
y(n)=fix(x(i)/8);
y(n+1)=fix((x(i)-y(n)*8)/4);
y(n+2)=fix((x(i)-y(n)*8-y(n+1)*4)/2);
y(n+3)=mod(x(i),2);
n=n+4;
end
end
n=n-1;
四、设计结果及分析
在matlab中运编写好的qam函数,观察并分析结果。
原始无噪声的信号星座图:
图2原始信号星座图
信噪比为10dB情况下的星座图:
图3信噪比为10dB情况下信号星座图
信噪比为0dB情况下的星座图:
图4信噪比为10dB情况下信号星座图
信噪比与误码率关系曲线图:
图5信噪比与误码率关系曲线
五、体会
完成本设计之后对QAM调制有了很清楚的认识,明白了QAM调制的意义和重要性,了解了QAM的调制过程和基本步骤,对二进制在数字通信中的重要性也有所认识。
另一方面,在matlab的使用过程中也学到了很多的关于matlab的使用技巧和方法,同时也存在一些问题。
学会了用图表曲线去直观地反映问题,反映事物的动态变化教程,预测变化趋势。
对今后的学习和工作都有很大帮助。
六、参考文献
[1]曹志刚、钱亚生.现代通信原理.清华大学出版社,1994
[2]程佩青.数字信号处理教程(第三版).清华大学出版社,2007.2
[3]张威.MATLAB基础与编程入门(第二版).西安电子科技大学出版社,2008.1
[4]
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