【正文】 QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 南 昌 工 程 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) Design and Achievement Of QAM System 學(xué) 院（系）： 計算機(jī)與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 2022 年 4 月 南陽理工學(xué)院 Nanyang Institute of Technology QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [摘 要 ]正交振幅調(diào)制 QAM 是一種相位和振幅聯(lián)合控制的數(shù)字調(diào)制技術(shù)。它應(yīng)用范圍非常廣泛，不僅在移動通信領(lǐng)域而且在有線電視傳輸、數(shù)字視頻廣播、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。本文深入研究 QAM調(diào)制 解調(diào)的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)，實現(xiàn) QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的 Simulink 仿真及性能分析；詳細(xì)分析模擬信號數(shù)字化的基本理論及實現(xiàn)方法，實現(xiàn)差分脈碼調(diào)制的 Simulink 仿真及性能比對；基于上述理論構(gòu)建模擬信源 QAM傳輸系統(tǒng)，并利用 Matlab/Simulink 進(jìn)行建模仿真及性能驗證。仿真結(jié)果表明，所構(gòu)建的 QAM 數(shù)字傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)模擬信號良好的傳輸。 [關(guān) 鍵 詞 ] 數(shù)字傳輸；正交振幅調(diào)制；差分脈碼調(diào)制；建模仿真 QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) Design and Simulation of QAM System Abstract : Quadrature amplitude modulation is a jointcontrolled digital modulation technology of phase and amplitude. It is widely used not only in the mobile munication field, but also in other fields, such as wire television transmission field, digital video broadcasting, satellite munication, etc... This paper studies the basic principles of QAM modulation and demodulation, then simulates the whole 16QAM system and discusses performances of system by the simulink toolbox. This paper also analyses the basic principles and implementation method on digitalizing analog signals, then simulates the DPCM system and contrasts performances of system. At last, this paper designs a QAM transmission system of analog sources, then simulates the whole transmission system and paring performances of system. The simulation shows analog signals can be transmitted correctly in the system designed in this paper. Key words: digital transmission。 quadrature amplitude modulation。 differential pulse code modulation。 model and simulateQAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) I 目 錄 1 引言 ................................................................ 1 課題研究背景及意義 ............................................ 1 調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用 ................................... 1 數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展 ............................... 2 QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)在數(shù)字通信領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢 ....................... 2 仿真軟件介紹 .................................................. 3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 ........................................ 3 2 QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究及 Simulink 仿真 ................................. 4 QAM 調(diào)制 ....................................................... 4 QAM 調(diào)制原理 ............................................. 5 QAM 調(diào)制性能 ............................................. 6 QAM 星座圖 ............................................... 7 QAM 解調(diào) ....................................................... 8 QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的 Simulink 仿真 ................................ 9 16QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的 Simulink 仿真 ........................ 9 64QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的 Simulink 仿真 ....................... 11 MQAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)性能仿真分析 ................................. 12 頻帶利用率分析 .......................................... 12 誤碼率分析 .............................................. 13 功率利用率分析 .......................................... 15 本章小結(jié) ..................................................... 15 3 模擬信 號數(shù)字化研究及 Simulink 仿真 .................................. 15 脈沖編碼調(diào)制 ................................................. 16 差分脈沖編碼調(diào)制 ............................................. 16 DPCM 編解碼基本原 理 ..................................... 16 最佳預(yù)測器 .............................................. 17 DPCM 的系統(tǒng)性能分析 ..................................... 19 DPCM 的 Simulink 仿真 .......................................... 20 信道誤碼對語音質(zhì)量影響的仿真分析 ............................. 21 最佳預(yù)測器抽頭系數(shù)的確定 ................................ 21 構(gòu)建測試模型及仿真 ...................................... 22 與 PCM 話音解碼對比分析 .................................. 23 本章小結(jié) ...................................................... 24 4 QAM 傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建與仿真 ........................................... 24 構(gòu)建 QAM 傳輸系統(tǒng) ............................................. 24 模擬信源數(shù)字通信系統(tǒng)模型 ................................ 24 QAM 傳輸系統(tǒng)的模型 ...................................... 26 QAM 傳輸系統(tǒng)的仿真 ............................................ 26 應(yīng)用實例的仿真 ............................................... 29 QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) II 本章小結(jié) ...................................................... 30 結(jié)論及尚存在的問題 ................................................... 30 參考文獻(xiàn) ............................................................. 31 致謝 ................................................................. 32 QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 1 1 引言 信號傳輸?shù)倪^程中需要都要占用一定的帶寬，數(shù)字信號的傳輸比模擬信號對對帶寬的需求更 高。隨著衛(wèi)星有效載荷種類的增多和分辨率的不斷提高，需要傳輸?shù)男畔⒘吭絹碓酱?。為了將這些信息實時傳輸?shù)降孛妫瑢π巧蠑?shù)傳系統(tǒng)的傳輸能力的要求就越來越高。 為了在有限的帶寬信道中有效的傳輸大量的數(shù)據(jù)，人們研制了各種調(diào)制方式來解決有限帶寬和大量數(shù)據(jù)傳輸之間的矛盾。例如可以采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 (包括幅度、頻率、和相位多進(jìn)制調(diào)制 )、聯(lián)合調(diào)制、網(wǎng)格調(diào)制等等。其中幅度和相位聯(lián)合調(diào)制方式，即 QAM（ Quadrature Amplitude Modulation）調(diào)制方式綜合 ASK(Amplitude Shift Keying)與 PSK(Phase Shift Keying)的優(yōu)點，并通過采用多進(jìn)制調(diào)制方式來提高頻帶利用率 (提高信息傳輸速率 )，因此它在頻帶利用率和接收端誤譯碼率等指標(biāo)上，比單一調(diào)制正弦波的一個參數(shù)的調(diào)制方式都要優(yōu)越，但它的設(shè)備復(fù)雜程度也是比較高的 [13]。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備復(fù)雜性也在相對地降低，因此 QAM方式是目前高速調(diào)制解調(diào)器中比較好的的調(diào)制方式。 課題研究背景及意義 調(diào)制是指為了適應(yīng)信道傳輸?shù)囊?，把基帶信號的頻譜搬移到一定的頻帶范圍。對基帶信號進(jìn)行調(diào)制的目的主要有 :進(jìn)行頻率分配、信號容易 輻射、減少噪聲和干擾的影響、實現(xiàn)多路復(fù)用和克服設(shè)備的限制等。調(diào)制方式有許多，不同的調(diào)制方式對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響。 傳統(tǒng)的頻率調(diào)制和相位調(diào)制兩種數(shù)字調(diào)制方式都存在頻譜利用率低、抗多徑衰落能力差、功率譜衰減慢、帶外輻射嚴(yán)重等不足。正交振幅調(diào)制 (QAM)是一種相位和振幅聯(lián)合控制的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，它不僅可以得到更高的頻譜效率，而且可以在限定的頻帶內(nèi)傳輸更高速率的數(shù)據(jù)。 QAM在當(dāng)今通信領(lǐng)域扮演著重要的角色，因此對 QAM進(jìn)行深入研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用 從語音 、圖像、音樂等信源直接轉(zhuǎn)換而得到的電信號頻譜比較低，其頻譜特點是低通頻譜，有些包括直流分量也有些可能不包含，其最高頻率和最低頻率的比值一般都比較大，比如語音信號的頻譜范圍大概為三百到三千赫茲，這種信號被稱為基帶信號。為了使基帶信號能夠在頻帶信道上進(jìn)行傳輸，比如無線信道，同時也為了能夠同時傳輸多路基帶信號，就需要采用調(diào)制和解調(diào)的技術(shù)。 QAM 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 2 調(diào)制解調(diào)研究的主要內(nèi)容包括 :己調(diào)信號的頻譜特性、調(diào)制的原理、解調(diào)的原理、已調(diào)信號的產(chǎn)生方法、解調(diào)的實現(xiàn)方法、解調(diào)后的誤碼率性能和信噪比性能等。 數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)現(xiàn)狀 與發(fā)展 因為以前的通