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基于MATLAB下的16QAM仿真.pdf
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。
1.课程设计目的
随着现代通信技术的发展,特别是移动通信技术高速发展,频带利用率问题
越来越被人们关注。在频谱资源非常有限的今天,传统通信系统的容量已经不能
满足当前用户的要求。正交幅度调制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)
以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势,成为宽带无线接入和无线视频通信的
重要技术方案。
首先介绍了 QAM 调制解调原理,提出了一种基于 MATLAB 的 16QAM 系统调制
解调方案,包括串并转换,2-4 电平转换,抽样判决,4-2 电平转换和并串转换
子系统的设计,对 16QAM 的星座图和调制解调进行了仿真,并对系统性能进行了
分析,进而证明 16QAM 调制技术的优越性。
2.课程设计要求
(1)设计一个 16QAM 调制与解调系统。
(2)设计程序时必须使得程序尽可能的简单。
(3)利用 MATLAB 进行程序编写并对系统进行仿真分析。
3.相关知识
随着现代通信技术的发展,特别是移动通信技术高速发展,新的需求层出不
穷,促使新的业务不断产生,因而导致频率资源越来越紧张。在有限的带宽里要
传输大量的多媒体数据,频谱利用率成为当前至关重要的课题,由于具有高频谱
利用率、高功率谱密度等优势,16QAM 技术被广泛应用于高速数据传输系统.在
很多宽带应用领域,比如数字电视广播,Internet 宽带接入,QAM 系统都得到了
广泛的应用。QAM 也可用于数字调制。数字 QAM 有 4QAM、8QAM、16QAM、32QAM
等调制方式。其中,16QAM 和 32QAM 广泛用于数字有线电视系统。当今国际市场
上出现了采用 16QAM 调制技术的卫通调制解调器,如美国 COMTECH EF DATA 公司
新推出的 CDM-600。该卫通调制解调器支持速率高达 20Mbps[1]。
无线通信技术的迅猛发展对数据传输速率、传输效率和频带利用率提出了更
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。
高的要求。选择高效可行调制解调手段,对提高信号的有效性和可靠性起着至关
重要的作用。由于 QAM 已经成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。
关于调制解调技术的仿真研究对于 QAM 理论研究和相关产品开发具有重要意义。
在简单分析 QAM 原理的基础上,以 16QAM 为例,提出了基 MATLAB 的 16QAM
编解码系统仿真方案,设计了实际仿真模型。仿真结果和分析表明,提出的方案
可行,为 QAM 通信系统性能的研究提供了一种行之有效的分析方法。本文旨在在
熟悉 QAM 调制解调原理的基础上,完成通信系统的设计并实现 16QAM 调试过程的
MATLAB 仿真。设计其中的各种实现模块的参数,对整个系统进行仿真,并绘出
各个模块的输出信号的波形,设计出 16QAM 调试过程中的串并转换子系统,2-4
电平转换子系统,抽样判决子系统,4-2 电平转换子系统及并串转换子系统。在
此基础上, 对 QAM 调制的性能进行分析。
4.课程设计分析
4.1 调制简介
调制在通信系统中的作用至关重要。所谓调制,就是把信号转换成适合在信
道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制(也称载波调
制)。载波调制,就是用调制信号去控制载波的参数的过程,即使载波的某一个
或某几个参数暗中啊调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号
(基带信号),这些信号可以是模拟的,也可以是数字的。未受调制的周期性震
荡信号称为载波,它可以是正弦波,也可以使非正弦波(如周期性脉冲序列)。
载波调制后称为已调信号,它含有调制信号的全部特征。基带信号对载波的调制
是为了实现下列一个或多个目标:第一,在无线传输中,信号是以电磁波的形式
通过天线辐射到空间的。为了获得较高的辐射效率,天线的尺寸必须与发射信号
波长相比拟,而基带信号包含的较低频率分量的波长较长,只是天线过长而难以
实现。但若通过调制,把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上,是已调信号的
频谱与信道的带通特性相匹配,这样就可以提高传输性能,以较小的发送功率与
较短的天线来辐射电磁波。第二,把多个基带信号分别搬移到不同的载频处,以
实现信道的多路复用,提高信道利用率。第三,扩展信号带宽,提高系统抗干扰、
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。
抗衰落能力,还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。因此,调制对通信系统的
有效性和可靠性有着很大的影响和作用。
解调(也称检波)则是调制的逆过程,其作用是将已调信号中的调制信号恢
复出来。解调的方法可分为两类:相干解调和非相干解调(包络检波)。相干解
调时,为了无失真地恢复原基带信号,接收端必须提供一个与接收的已调载波严
格同步(同频同相)的本地载波。本课题采用的是相干解调
4.2 正交振幅调制系统
它是把 2ASK 和 2PSK 两种调制结合起来的调制技术,使得带宽得到双倍扩展。
QAM 调制技术用两路独立的基带信号对频率相同、相位正交的两个载波进行抑制
载波双边带调幅,并将已调信号加在一起进行传输。nQAM 代表 n 个状态的正交
调幅,一般有二进制(4QAM)、四进制(16QAM)、八进制(64QAM)。
我们需要得到多进制的 QAM 信号,需将二进制信号转换为 m 电平的多进制信
号,然后进行正交调制,最后相加输出。
2/m电平
变化器
11•••
x(t)
载波发
生器
A
cos
c
t
输入 串/并变换
/ 2
2/m电平
变化器
S
QAM
(t)
sin
c
t
B
01•••
y(t)
图 4-1 QAM 信号产生原理图
QAM 信号用正交相干解调方法进行解调,通过解调器将 QAM 信号进行正交相
干解调后,用低通滤波器 LPF 滤除乘法器产生的高频分量,输出抽样判决后可恢
复出的两路独立电平信号,最后将多电平码元与二进制码元间的关系进行
m / 2
转换,将电平信号转换为二进制信号,经并/串变换后恢复出原二进制基带信号。
16QAM 调制框图:
-可编辑修改-
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