QPSKQAM的调制通信仿真毕业论文实用论文.docx
- 文档编号:6067300
- 上传时间:2023-01-03
- 格式:DOCX
- 页数:39
- 大小:155.46KB
QPSKQAM的调制通信仿真毕业论文实用论文.docx
《QPSKQAM的调制通信仿真毕业论文实用论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《QPSKQAM的调制通信仿真毕业论文实用论文.docx(39页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
QPSKQAM的调制通信仿真毕业论文实用论文
QPSK,QAM的调制通信仿真毕业论文[实用论文]
论文题目:
QPSK,QAM的调制通信仿真
专业班级:
学生:
签名:
指导教师:
签名:
摘要
本文主要讨论了QPSK,.QAM的调制解调原理,分析了它们的调制解调实现过程。
然后用MATLAB对QPSK,QAM的调制过程进行了通信系统仿真,具体分析了调制过程的每一步是如何实现的,并运用MonteCarlo仿真得出了它们的误码率曲线图并加以分析。
最后对QPSK,QAM两种调制方式进行比较,得出它们各有优缺点。
【关键词】QPSKQAM星座图误码率
【论文类型】软件设计理论研究
1
Title:
QPSK,QAMmodulationcorrespondencesimulationMajor:
ElectronicInformationofScienceandTechnologyName:
Signature:
Supervisor:
Signature:
ABSTRACT
ThisarticlemainlydiscussesthemodulationdemodulationprincipleoftheQPSK,QAM.Anditanalyzestheirmodulationdemodulationrealizationprocess.ThenitcarriesonthecommunicationssystemsimulationwithMATLABtotheQPSK,QAMmodulationprocess,analyzeshoweachstepofthemodulationprocessspecificallyrealizes.AndobtainstheirerrorratediagramofcurvesusingMontetheCarlosimulationandanalyzes.FinallycarriesoncomparisontotheQPSK,QAMtwomodulationways,obtainstheirgoodandbadpointsrespectively.
【Keywords】QPSK,QAM,Scatterdiagram,Errorrate
【TypeofThesis】TheoriesAnalysisSoftwareDevelopment
2
前言
通信技术融入计算机和数字信号处理技术以后发生了革命性的变化,它和计算机技术,数字信号处理技术结合是现代通信技术的标志。
广义上讲,用任何方法,通过任何传输媒质将从一个地方传送到另一个地方,均可称为通信。
通信的目的是为了进行消息的有效传递与交换。
直到19世纪初,人们开始利用电信号传输消息。
从1837年莫尔斯(F.B.Mores)发明电报算起,一个世纪以来,通信的发展大致经历了三大阶段;从1837年发明电报(莫尔斯电码)为标志的通信初级阶段;以1948年香农(Shannon)提出的信息论开始的近代通信阶段;以20世纪70年代出现的光纤通信为代表的和以综合业务数字网迅速崛起为标志的现代通信阶段。
光纤通信技术,卫星通信技术和移动通信技术成为现代通信技术的三大主要发展方向。
数字调制技术作为这些领域中极为重要的一个方面,也得到了迅速发展。
随着数字调制技术的出现,在有限的带宽内传输高速的数据已成为可能,并且与过去使用的模拟调制,如调幅(AM)和调频(FM),频移键控(FSK),开关键控(OOK),脉宽调制(PWM),脉位调制(PPM),脉幅调制(PAM)等技术相比有更高的可靠性和抗干扰性。
新型的数字调制与过去的一些离散数字/模拟调制技术有很多相同的地方。
像开关键控和频移键控,它们在离散的时间上有离散的状态——无论这些状态是幅度,相位还是幅度/相位。
通过这些状态可以定义被传送的信息,同时这些状态的数量可以决定链路能传输的数据量。
然而,数字调制可以只被看作是正交幅度调制(QAM),正交相移键控(QPSK),二进制相移键控(BPSK)以及由这些技术派生的调制方法。
因此,本课题选择正交相移键控(QPSK)和正交幅度调制(QAM)作为研究对象,正是希望在此基础上可以深入的了解和学习现代通信技术。
3
1调制解调技术简介...............................................................................11.1通信系统的一般模型......................................................................................11.2调制的功能和分类.........................................................................................1
1.2.1调制的功能...............................................................................................1
1.2.2调制的分类...............................................................................................21.3常用数字调制方式.........................................................................................22MATLAB简介.....................................................................................4
2.1仿真用到的一些主要的MATLAB库函数.......................................................4
3高斯型白噪声......................................................................................7
4QPSK系统仿真...................................................................................8
4.1QPSK简介......................................................................................................8
4.1.1QPSK信号简介.........................................................................................8
4.1.2QPSK相位解调与检测.............................................................................9
4.1.3QPSK调制解调原理...............................................................................104.2运用MATLAB实现QPSK的仿真...............................................................12
4.2.1仿真思路...............................................................................................12
4.2.2仿真过程及结果.....................................................................................125QAM系统仿真...................................................................................14
5.1正交幅度调制(QAM)的矢量表示.............................................................14
5.1.1MQAM信号表示式................................................................................14
5.1.2MQAM的信号的矢量表示......................................................................145.2QAM的星座图.............................................................................................15
5.2.1星座图的分类.........................................................................................15
5.2.2星座图的选择参数.................................................................................155.3矩形星座MQAM信号的产生......................................................................165.416QAM的调制信号......................................................................................175.516QAM的仿真过程及结果...........................................................................186QPSK,QAM的比较..........................................................................20
结束语...................................................................................................22
致谢.................................................................错误~未定义书签。
23
1
参考文献...............................................................................................23英文原文...............................................................................................24中文译文...............................................................................................33
2
1调制解调技术简介
自由振荡是一种常见的自然现象,电的振荡以电磁波方式在空间传播。
为了利用电磁波传输信息,需要将自由振荡的电磁波(通称为载波)加以调制,即用表示待传输信息的信号(基带信号)对载波进行调制。
调制可以通过改变一高频载波的幅值,频率或相位来实现。
与调制相反,解调就是从调制信号中抽取基带信号的过程,其目的是使基带信号可以被约定的接收者进行处理和解释。
本章介绍在移动通信系统中使用的各种调制技术。
1.1通信系统的一般模型
图1.1.1通信系统模型
1.2调制的功能和分类
1.2.1调制的功能
1)(频谱变换
为了信息有效与可靠传输,利用指定的信息类型,往往需要将低频信号的基带频谱搬移到适当的或指定的频段。
例如,对于音频信号或基带数字代码,因较大的损耗不适于长距离传送,如果利用无线信道或分配的频段实施通信,需要基带频谱通过某种调制方式搬移到高频波段。
这样可以提高传输性能,以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。
如果天线高度为辐射信号波长的1/4,更便于发挥天线的辐射能力。
于是,分配民用广播的频段为535—1605kHZ(中频段),对应波长为187—560m,天线需要几十米到上百米;而移动通信手机天线只不过10cm,它使用了900MHz频段。
这些广播与移动通信都必须进行某种调制,而将话音或编码基带频谱搬移到应用频段。
2)(实现信道复用
为了使多个用户的信号共同利用同一个有较大带宽的信道,可以采用各种复用技术。
如模拟电话长途传输是利用不同频率的载波进行调制。
将各用户话音相隔4kHz搬移到高频段进行传输,这种载波电话系统采用的是频率复用。
如将基带话音进行数字化----脉冲编码调制(PCM),30个用户数字话音可由时间复用而利用同一条基带信道。
3)(提高抗干扰能力
不同的调制方式,在提高传输的有效性和可靠性方面各有优势。
如调频广播系统,采
1
用频率调制技术,付出多倍带宽的代价,但抗干扰性能强,其音质比只占10kHz带宽的调幅广播要好得多。
作为提高可靠性的一个典型系统是扩频通信,它是以大大扩展信号传输带宽,达到有效抗拒外部干扰和短波信道多径衰落的特殊调制方式。
1.2.2调制的分类
大部分调制系统,通常是将待发送的信号和某种载波信号有机结合,产生宜传送的已调信号,调制器可视为一个六端网络,其中一个端对输入待传送的含有信息的信号---调制信号m(t),另一端对输入载波c(t),输出端对为已调波s(t),使载波的某一二个参量成某种规律的受控于调制信号的变化规律。
根据m(t)和c(t)的不同类型和完成调制功能的调制器传递函数不同,调制分为以下多种方式。
1(按调制信号m(t)的类型分
(1)模拟调制:
调制信号m(t)是连续变化的模拟量,如话音与图象信号。
(2)数字调制:
调制信号是数字化编码符号或脉冲编码波形。
2(按载波信号c(t)的类型分
(1)连续波调制:
载波信号为连续波形,通常以正弦作为载波。
(2)脉冲调制:
载波信号是脉冲波形序列。
3(按调制器的不同功能分
(1)幅度调制:
以调制信号去控制载波的幅度变化,如模拟调幅,脉冲幅度调制(PAM),幅移键控(ASK)。
(2)频率调制:
以调制信号去控制载波信号的频率变化,如模拟调制(FM),频移键控(FSK),脉宽调制(PDM)。
(3)相位调制:
以调制信号去控制载波信号的相位变化,如模拟调相(PM),相移键控(PSK),脉位调制(PPM)。
4)(按调制器的传输函数分
(1)线性调制:
已调号的频谱与调制信号频谱是线性的频谱位移关系,如各种幅度调制,幅移键控(ASK)。
(2)非线性调制:
已调信号的频谱与调制信号频谱没有线性关系,即调制后派生出大量不同于调制信号的新频率成分,如调频(FM),调相(PM),频移键控(FSK)。
1.3常用数字调制方式
在数字通信系统中,任何方案都必须满足以下两点:
(1)在最低的传输功率和实际带宽下实现可靠通信,
(2)最大数据速率。
事实上,带宽,功率,噪声和信息容量是由香农信息理论相互联系起来的。
香农信息理论说明传输的速度是由通信的带宽和信噪比(SNR)
CWSNR,,log
(1)所限制,有如下公式:
2
其中,C为数据通信链路的容量,单位为bit/s,W为信道的带宽,单位为Hz;SNR为信噪
2
比,单位为dB。
表1.3.1显示了最普通的调制方案在理论上每符号所能传输的最大比特数。
因为硬件和传输损耗,在真正的无线电通信系统里这些最大数据速率是永远达不到的。
根据纠错技术理论,在不同的调制方式下维持需要的误比特率所要求的信噪比也不同,见表1.3.2
表1.3.1普通调制方式的每符号最大比特数
表1.3.2不同调制方式下的SNR(dB)
调制指数(h,单位为bit/Symbol),也被称为带宽效率,是以bit/s/Hz单位来度量的。
较高的h会有较高的设备费用,复杂性,线性以及为了保持与低h系统相同的误比特率而引起的SNR的增加。
表1.3.3显示了不同的调制方式它们的h值及状态,幅度和相位的数目。
表1.3.3通用调制方式及其各项属性
3
2MATLAB简介
在科学研究和工程应用中,往往要进行大量的数学计算,其中包括矩阵运算。
这些运算一般来说难以用手工精确和快捷地进行,而要借助计算机编制相应的程序做近似计算。
目前流行用Basic、Fortran和c语言编制计算程序,既需要对有关算法有深刻的了解,还需要熟练地掌握所用语言的语法及编程技巧。
对多数科学工作者而言,同时具备这两方面技能有一定困难。
通常,编制程序也是繁杂的,不仅消耗人力与物力,而且影响工作进程和效率。
为克服上述困难,美国Mathwork公司于1967年推出了“MatrixLaboratory”(缩写为MATLAB)软件包,并不断更新和扩充。
目前最新的6.x版本(windows环境)是一种功能强、效率高便于进行科学和工程计算的交互式软件包。
其中包括:
一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序,并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。
在此环境下所解问题的MATLAB语言表述形式和其数学表达形式相同,不需要按传统的方法编程。
不过,MATLAB作为一种新的计算机语言,要想运用自如,充分发挥它的威力,也需先系统地学习它。
但由于使用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致,所以不象学习其它高级语言--如Basic、Fortran和C等那样难于掌握。
实践证明,你可在几十分钟的时间内学会MATLAB的基础知识,在短短几个小时的使用中就能初步掌握它.从而使你能够进行高效率和富有创造性的计算。
MATLAB大大降低了对使用者的数学基础和计算机语言知识的要求,而且编程效率和计算效率极高,还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝,所以它的确为一高效的科研助手。
自推出后即风行美国,流传世界。
2.1仿真用到的一些主要的MATLAB库函数
1)randint
产生随机分布的整数矩阵。
有以下几种用法:
(1)OUT=randint产生一个0或1,两者出现概率相等;
(2)OUT=randint(M)随机产生一个M×M的由0和1星座图成的矩阵,0和1出现的概率相等;
(3)OUT=randint(M,N)随机产生一个M×N的由0和1星座图成的矩阵,0和1出现概率相等;
(4)OUT=randint(M,N,RANGE)随机产生一个M×N的矩阵,RANGE可以是标量或二维向量。
2)length
Length(M)求出序列M的长度,即所包含的序列点数。
3)mod
求余运算。
Mod(x,y)求出以x为被除数,y为除数的余数。
4
4)qammod
正交幅度调制。
Y=QAMMOD(X,M)用QAM调制X输出调制信号的复包络。
M是MQAM中的M,是二的整数次幂。
输入信号X是有0—M-1的整数星座图成的,信号窗是一个矩形窗,
5)scatterplot
产生一个星座图。
Scatterplot(x)产生一个x的星座图,x可以是一个向量,或者一个二维实矩阵。
6)fft
离散傅立叶变换。
Fft(x)是x的离散傅立叶变换,对于矩阵,FFT被用于每一行。
7)abs
Abs(x)求出向量x的模。
8)plot
最基本的二维图形绘制函数,也是最重要的函数之一。
该函数有不同的输入参数以实现不同的功能:
(1)plot(y)
其中,y是一个向量。
plot以该参数的值为纵坐标,横坐标从一开始自动赋值为向量[123„],向量的方向和长度与参数y相同。
(2)plot(x,y)
这是最常见的形式。
X为横坐标向量,y为纵坐标向量。
(3)plot(x,y,选项)
这里的选项包括线形、颜色、数据点标记符号等特性的设置。
9)stem
用来绘制离散的二维图形,其用法与plot一致。
10)axis
用来指定所做图的边界,外观,控制缩放比例。
其用法为axis([XMINXMAXYMINYMAX]),
可以控制X轴和Y轴上图象的缩放比例。
11)Xlabel,ylabel
分别用来对x轴、y轴进行标注。
其所使用的格式为(以xlabel为例):
xlabel(‘text’,‘property1propertyValuel,’property1’,propertyValye2,„)
12)title
为图形添加标题,其用法与xlabel用法一致。
13)text
5
文本注释。
Text(x,y,’string’)把注释加到坐标(x,y)的位置上。
14)subplot
把一幅图分成几部分。
H=subplot(m,n,p)把当前图形分成m×n个小图,并在指定的第p个小图中画图。
6
3高斯型白噪声
假想一种理想化的噪声形式,认为它覆盖的频段不受限于实际通信系统的频段,并包括电磁辐射全部可见频率,将这种噪声成为白噪声,从以下三方面描述其特点及统计特性。
n0
(1)功率谱呈均匀分布,并覆盖全频域(),,S,,n2
n式中,---白噪声(单边)功率谱密度,W/Hz。
白噪声是带宽无限,功率谱为均匀的特殊0
随机过程。
这也正是可见光——白光的特性,故将这种理想化构思的噪声成为“白”噪声。
n,10n
(2)白噪声的自相关函数是强度为/2的冲激函数,即由(),,,,,,,,RFS,,,,0nn,,2
此看来,白噪声是自相关函数为“冲激”或不自相关的过程(只能为0),它的统计特性符合高斯型,它的时域波形在任何两时间截口处的随机变量不相关且统计独立。
(3)进一步描述白噪声的时域波形特点:
由于它的自相关函数是冲激函数,其时域波形是由极大量的,互为统计独立,随机发生的(包括发生时间,大小与极性的随机性)极窄脉冲的集合,其均值自然为0,必然符合中心极限定理,故呈高斯型分布特征。
7
4QPSK系统仿真4.1QPSK简介
4.1.1QPSK信号简介
在数字相位调制中,M个信号波形可表示为
jft2,jmM2
(1)/,,c,,stgtee,Re,,,,m,,
2,,,,,g
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- QPSKQAM 调制 通信 仿真 毕业论文 实用 论文