【正文】 摘 要 16 進制正交振幅調(diào)制技術 (16QAM)是一種功率和帶寬相對高效的信道調(diào)制技術，這種方式具有很高的頻譜利用率，在調(diào)制進制數(shù)較高時，信號矢量集的分布也較合理，同時實現(xiàn)起來也較方便。因此在大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領域得到了廣泛應用。所以， 16QAM 應用起來容易實現(xiàn)，并有抗噪聲性能強的優(yōu)點。 本文首先研究了 QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的工作原理。然后利用 Simulink對 16QAM 調(diào)制系統(tǒng)進行仿真，通過分析信號加噪前后的星座圖、眼圖，以及信噪比變化條件下系統(tǒng)的誤碼率，從而分析 16QAM 系統(tǒng)性能。最后，為了證明 16QAM 是一種相對優(yōu)越的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，使其與 2DPSK 的誤碼率做比較。 通過仿真實驗的實現(xiàn)，證明了該系統(tǒng)滿足設計要求，能夠完成其系統(tǒng)的仿真，并能通過眼圖、星座圖、誤碼率來驗證系統(tǒng)的性能。 關鍵詞： 16QAM 仿真 2DPSK 誤碼率 Abstract Hexadecimal orthogonal amplitude modulation technology (16 QAM) is a kind of power and bandwidth relatively efficient channel modulation technology, this kind of means is of high frequency spectrum efficiency in the modulation system into several high, the distribution of the signal vector set more reasonable also realize rise more convenient has been used widely in field of largecapacity digital microwave munication systems highspeed data transmission cable television work and satellite ,16QAM application up easy to implement and have the advantages of the strong performance of the noise. This article briefly introduce how QAM modulation and demodulation system works. After a simulation of the 16QAM modulation system ,through the analysis of signal is added a noise of the constellation chart, before and after eye chart ,and signaltonoise ratio change conditions the system BER,so as to analyze 16QAM and system ,in order to prove that the 16QAM is a relatively superior demodulation system,make its and 2DPSK BER pare. Through the simulation test the system to satisfy the design requirements can perform its system simulation and through the eye chart constellation chart BER to verify the performance of the system. Keywords: 16QAM Simulation 2DPSK BER I 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................ 1 課題研究背景 ...................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................... 2 主要研究內(nèi)容 ...................................... 3 第 2 章 正交振幅調(diào)制 ..................................... 4 正交振幅調(diào)制的概述 ................................ 4 MQAM 信號的星座圖 ................................. 6 QAM 的調(diào)制解調(diào)原理 ................................ 9 第 3 章 基于 Simulink 的 16QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)與仿真 ..... 11 16QAM 調(diào)制模塊的模型建立與仿真 .................... 13 信號源 ...................................... 13 串并轉(zhuǎn)換模塊 ................................. 13 2/4 電平轉(zhuǎn)換模塊 ............................. 15 調(diào)制系統(tǒng)的實現(xiàn) ............................... 18 16QAM 解調(diào)模塊的模型建立與仿真 .................... 19 相干解調(diào) ..................................... 19 4/2 電平判決 ................................. 20 并串轉(zhuǎn)換 ..................................... 21 第 4 章 16QAM 系統(tǒng)性能分析 .............................. 24 II 眼圖 ............................................ 24 星座圖 .......................................... 26 誤碼率 .......................................... 29 16QAM 與 2DPSK 系統(tǒng)性能比較 ....................... 31 第 5 章 16QAM 的應用 .................................... 33 第 6 章 結(jié)論與總結(jié) ...................................... 35 本文總結(jié) ........................................ 35 不足與展望 ....................................... 36 參考文獻 ............................................... 38 致謝 ................................................... 40 附錄 ................................................... 42 附錄 A 外文資料 ...................................... 42 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 1 第 1 章 緒 論 課題研究背景 當今，通信技術的發(fā)展日新月異，通信系統(tǒng)也日趨復雜，因此在各種通信系統(tǒng)的設計研發(fā)環(huán)節(jié)中 , 軟件仿真已成為必不可少的部分。Matlab 語言的 Simulink 動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件包，是一個常用的電子設計自動化 (EDA)軟件，它支持連續(xù)、離散兩種混合的線性和非線性系統(tǒng) ， 也支持具有多種采樣速率的多速率系統(tǒng)。尤其是它所 包含的各種通信仿真模塊已作為各種通信系統(tǒng)分析、設計、仿真和實驗的綜合平臺。本文利用Matlab 軟件編寫了 M 文件對 16QAM 的調(diào)制和解調(diào)作了仿真，并且利用Simulink 仿真軟件包，對 16QAM 調(diào)制系統(tǒng)進行了仿真建模，對系統(tǒng)仿真中的一些模塊設置進行了分析，最終得到了較為理想的仿真波形圖。 在頻帶受限的信道中，總是希望既能提高頻帶利用率，又能在不增加信道傳輸帶寬的前提下降低差錯率。正交振幅調(diào)制技術 (QAM)是一種功率和帶寬相對高效的信道調(diào)制技術， 16QAM 就是一種系統(tǒng)可靠性較高，頻帶利用率較高的數(shù)字調(diào)制技術，已 廣泛應用于微波通信，衛(wèi)星通信，移動通信系統(tǒng)中。正交幅度調(diào)制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以其高頻譜利用率、高功率譜密度等優(yōu)勢，成為寬帶無線接入和無線視頻通信的重要技術方案 [1]。 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 最早將 QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)提出來的是摩托羅拉公司，在摩托羅拉公司的數(shù)字集群系統(tǒng) IDEN 中，在 25KHZ 帶寬的信道中實現(xiàn)了 64kbit/s 的16QAM 的調(diào)制解調(diào)，但它依托于系統(tǒng)，未形成獨立的產(chǎn)品，而且出于商業(yè)利益考慮的原因，摩托羅拉公司并未公開其技術細節(jié) [2]。 在國 內(nèi)公司中將 QAM 調(diào)制技術應用于窄帶通信系統(tǒng)的實際案例少之又少。上海 506 研究所和天津通廣集團下屬的一個通信機部門現(xiàn)狀正在做這方面的研究，但至今都未形成產(chǎn)品，在實際的應用中還有所欠缺。 QAM 目前還被廣泛用于 ADSL 調(diào)制技術，在 QAM 調(diào)制中，發(fā)送數(shù)據(jù)在比特 /符號編碼器內(nèi)被分成速率各為原來 1/2 的兩路信號，分別與一對正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。接收端完成相反過程，正交解調(diào)出兩個相反碼流，均衡器補償由信道引起的失真，判決器識別復數(shù)信號并映射回二進制信號 [3]。 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 3 主要研究內(nèi)容 研究正交振幅調(diào)制的基本 原理； 完成 16QAM 調(diào)制解調(diào)模塊的建立與仿真； 掌握 Simulink 模型的建立，完成 16QAM 調(diào)制解調(diào)的各個模塊基于 Simulink 的仿真； 通過眼圖、星座圖、誤碼率，研究系統(tǒng)性能； QAM 的應用。 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 4 第 2 章 正交振幅調(diào)制 數(shù)字調(diào)制具有 3 種基本方式：數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制、數(shù)字相位調(diào)制，這 3 種數(shù)字調(diào)制方式都存在不足之處，如：頻譜利用率低、抗多徑抗衰弱能力差、功率譜衰減慢、帶外輻射嚴重等。為了改善這些不足，近幾十年來人們不斷提出一些新的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術，以適應各種通信系統(tǒng)的要求 。其主要研究內(nèi)容圍繞著減小信號帶寬以提高信號頻譜利用率；提高功率利用率以增強抗噪聲性能；適應各種隨參信道以增強抗多徑抗衰落能力等。例如，在恒參信道中，正交振幅調(diào)制 (QAM)方式具有高的頻譜利用率，因此正交振幅調(diào)制 (QAM)在衛(wèi)星通信和有線電視網(wǎng)絡高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I域得到廣泛應用 [4]。 正交振幅調(diào)制的概述 在現(xiàn)代通信中，提高頻譜利用率一直是人們關注的焦點之一。近年來，隨著通信業(yè)務需求的迅速增長，尋找頻譜利用率高的數(shù)字調(diào)制方式已成為數(shù)字通信系統(tǒng)設計、研究的主要目標之一。正交振幅調(diào)制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一種頻譜利用率很高的調(diào)制方式，其在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領域得到了廣泛應用。在移動通信中，隨著微蜂窩和微微蜂窩的出現(xiàn)，使得信道傳輸特性發(fā)生了很大變化。過去在傳統(tǒng)蜂石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 5 窩系統(tǒng)中不能應用的正交振幅調(diào)制也引起人們的重視。 QAM 數(shù)字調(diào)制器作為 DVB 系統(tǒng)的前端設備，接收來自編碼器、復用器、 DVB 網(wǎng)關、視頻服務器等設備的 TS 流，進行 RS 編碼、卷積編碼和 QAM 數(shù)字調(diào)制，輸出的射頻信號可以直接在有線電視網(wǎng)上傳送，同時也可根據(jù)需 要選擇中頻輸出[5]。它以其靈活的配置和優(yōu)越的性能指標，廣泛的應用于數(shù)字有線電視傳輸領域和數(shù)字 MMDS 系統(tǒng)。 所謂正交振幅調(diào)制是用兩個獨立的基帶波形對兩個互相正交的同頻載波進行抑制載波的雙邊帶調(diào)制。在這種調(diào)制中，已調(diào)載波的振幅和相位都隨兩個獨立的基帶信號變化。采用多進制正交振幅調(diào)制，可記為MQAM(M2)。增大 M 可提高頻率利用率，也即提高傳輸有效性。 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 6 MQAM 信號的星座圖 MQAM 信號表示式可寫成 ： )s i n(2 twBtc owATS cjciBM Q A M ?? (21) 其中， Ai和 Bj是振幅，表示為 ： )12(),12( ?????? jBiA ji (22) 其中， i， j=1， 2， ? ， L，當 L=1 時，是 4QAM 信號；當 L=2 時，是 16QAM 信號；當 L=4 時