(工学)基于Simulink的MQAM调制系统的设计.doc资源-CSDN文库

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一、摘要（所进行设计工作的主旨、缘起、目的，设计工作的主要内容、过

程，采用的方法及取得的成果。关键字（Key Words）：一般 3～5 个，最能代表

报告内容特征，或在报告起关键作用，最能说明问题的词组）

正交幅度调制 QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，因此在自适

应信道调制技术中得到了较多应用。利用 MATLAB7.1 对 QAM 调制系统进行仿真，

在信噪比变化条件下，得到不同进制 QAM 系统的错误率，为自适应调制方式选择

提供了依据；同时，为实际应用和科学合理地设计正交幅度调制系统，提供了便

捷、高效、直观的仿真平台。

Simulink 提供了用方框图进行建模仿真的图形接口，它的存在使 MATLAB 的

功能得到进一步的扩展，实现了可视化的建模仿真及多工作环境间文件互用和数

据交换，让理论研究和工程实现有机地结合在一起。

通过我们专业课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信

系统的功能，了解通信工程专业的发展现状及发展方向。

本次专业课程设计中利用 MATLAB 自定义的 M 函数实现 MQAM 调制功能，更加

直观的展示出 MQAM 调制的基带星座图。使用 MATLAB 的动态仿真工具 Simulink

对所建立的通信系统仿真模型进行仿真分析。该次设计主要采用的模型库是通信

系统工具----Communication Blockset，使用命令进行仿真，仿真结果在运行的

同时通过图形窗口显示出不同信噪比对应的误码率，从而衡量 MQAM 通信系统的

性能。

关键词：　多进制正交振幅调制；MATLAB 语言；Simulink 动态仿真

二、目录

一、摘要 ........................................................I

二、目录 .......................................................II

三、前言 ........................................................1

四、正文 ........................................................3

（一）Matlab 及其 Simulink...............................................................................3

1.1 MATLAB 概述 ..........................................................................................3

1.2 Simulink 简介 ......................................................................................3

（二）课程设计的原理 .........................................................................................6

2.1 QAM 调制.................................................................................................6

2.2 QAM 的解调和判决................................................................................7

2.3 QAM 的误码率性能................................................................................8

（三）实验步骤 ....................................................................................................10

3.1 正交幅度调制(8QAM)在 AWGN 信道传输.........................................10

3.2 信源模块—随机整数产生器(Random Integer Generator) ...10

3.3 信号的调制/解调模块—基带矩形正交幅度调制........................11

3.4 信道模块—加性高斯白噪声信道(AWGN Channel) .....................14

3.5 信宿模块—错误率统计(Error Rate Calculation) ................15

3.6 仿真运行命令 ......................................................................................17

五、结论 .............................................................................................................25

六、参考文献 .....................................................................................................26

七、附录 .............................................................................................................27

三、前言（说明本次课程设计课题意义，本课题相关技术特点，拟采用的方

案或路线）

通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通

信已成为现代社会的“命脉”通信作为传输信息的手段或方法，与传感技术，计

算机技术相互融合，已成为 21 世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。可

以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深

远的影响。

个人通信是人类通信的最高目标，它是用各种可能的网络技术，实现任何人

在任何时间、任何地点与任何人进行任何种类的信息交换。

为了实现无线个人通信，工业界、学术界和各种标准化组织都在进行着广泛

深入的研究和探讨。目前，迈向个人通信这一目标的主要系统有：低功率系统、

数字蜂窝系统、移动通信系统、无线 LAN/WAN、专用移动无线电和寻呼系统等。

从 1928 年奈奎斯特定理的提出到 1937 年瑞维斯发明脉冲编码调制(PCM)通

信，通信技术由频分复用(FDM)发展到时分复用(TDM)，由模拟通信发展到数字通

信。利用数字通信，进一步提高了抗干扰能力，但由于当时器件的限制，未能实

现，直到晶体管出现后，1950 年贝尔实验室研制出实用的 PCM 设备，极大地促

进了通信技术的新发展。随着数字通信的发展，传码率的提高使已调信号频带更

宽。为了在一定的传码率时，传输更多的数字信息，且保证足够小的误码指标，

在二进制数字技术的基础上提出了多种改进型数字调制技术。一个二进制码元

按规定是含有 1bit 的信息量，而一个 M 进制的码元含有的信息量为 Cbit，如果

用 M 进制的数字基带信号对载波的幅度、频率和相位进行调制，可获得 M 进制的

ASK、FSK、和 PSK 信号，分别为 MASK、MFSK 和 MPSK。在信道传码率相同的条件

下，采用多进制数字调制能使数字通信系统的传信率比用二进制数字调制提高 C

倍，即为相同的系统的 C 分之一，这样，即减少了已调信号占用的信道带宽，又

增加了信道传输的数字通信路数。在普通的多进制键控体制中，相位键控的带宽

和功率占用方面都具有优势，即带宽占用小和比特信噪比要求低。因此，MPSK

和 MDPSK 体制为人们所喜欢。但是，在 MPSK 体制中，随着 M 的增大，相邻相位

的距离逐渐减小，使噪声容限随之减少，误码率难以保证。为了改善在 M 大时的

噪声容限，发展出了 QAM 体制。改进型的正交振幅调制(QAM)选择信号的不同振

幅和不同相位进行不同的组合和安排，既调幅又调相。多进制正交振幅调制方式

MQAM 具有很高的频谱利用率，而且在调制的进制较高时，信号矢量集的分布也

比较合理，便于实现。于是，近年来，在中、大容量数字微波通信系统中大量地

采用多进制正交振幅调制 MQAM 载波键控方式。

我在本次专业课程设计中利用通信原理中学习的理论知识，在 Simulik 仿真

平台中设计 MQAM 调制与解调系统，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频

四、正文（包含所进行设计的整体内容，应包括总体设计（要包括数据结构

的介绍）、详细设计、编码、测试及调试等）

（一）Matlab 及其 Simulink

1.1 MATLAB 概述

MATLAB 的含义是矩阵实验室(MATRIX LABORATORY)，主要用于方便矩阵的存取，

其基本元素是无须定义维数的矩阵。MATLAB 自问世以来,就是以数值计算称雄。

MATLAB 进行数值计算的基本单位是复数数组(或称阵列)，这使得 MATLAB 高度

“向量化”。经过十几年的完善和扩充，现已发展成为线性代数课程的标准工具。

由于它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在

求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简

捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。

MATLAB 中包括了被称作工具箱(TOOLBOX)的各类应用问题的求解工具。工具箱

实际上是对 MATLAB 进行扩展应用的一系列 MATLAB 函数(称为 M 文件)，它可用来

求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处理、控制系统辨识、神经网络等。

随着 MATLAB 版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富，因此，应

用范围也越来越广泛，成为涉及数值分析的各类工程师不可不用的工具。MATLAB

是一种功能强大的科学计算和工程仿真软件，它的交互式集成界面能够帮助用户

快速地完成数值分析、矩阵运算、数字图像信号处理、工程与科学绘图、仿真建

模、系统控制和优化等功能。

MATLAB 语言采用与数学表达相同的形式，不需要传统的程序设计语言，因而不

像其他高级语言那样难于掌握。一般说来，用户可以在极短的时间内掌握 MATLAB

的基础知识，并且能够初步地应用 MATLAB 解决简单的问题。由于 MATLAB 的优秀

的数值计算能力和卓越的数据可视化能力，它已经成为科研工作和工程仿真中的

高效助手。同时，MATLAB 也是国家教委重点提倡的一种计算工具。简单概括起

来，MATLAB 的特点主要有：编程效率高、使用方便、扩充能力强、语句简单，

内涵丰富、绘图功能便利及高效的矩阵和数组运算。

1.2 Simulink 简介

Simulink 是 Math Works 公司随 MATLAB 一道发行的功能非常强大的动态系统建

模和仿真通用软件包。该软件为用户的建模和仿真过程提供了完善、灵活的可视

化设计和调试环境，并且包含了丰富的基本功能模块库和众多专业领域的工具箱，

是研究、分析和设计各种复杂系统的有利工具[4]。

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