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基于matlab的M-QAM通信系统的仿真.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.27M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    课 程 设 计 任 务 书 通信 0802 班 学生班级： 设计名称：基于 matlab 的 M-QAM 通信系统的仿真 起止日期：2011.6.21-2011.7.3 学生姓名： 学号： 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 设计内容 时间 6.28—6.28 6.29—6.29 6.30—7.3 7.4—7.4 7.5—7.5 查阅资料，确定方案 设计总体方案 功能和要求的具体设计 完成设计报告 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 1 16QAM 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 cos ω c t 相乘，一路与 sin ω c t 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; for i=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=[]; for SNR=-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 for k=1:m if ReceiveOut(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; for i=1:j; if x(i)>15; y(n)=1; y(n+1)=1; y(n+2)=1; y(n+3)=1; elseif x(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
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