基于matlab的16qam通信系統(tǒng)的仿真(已修改)
2025-07-05 02:58 本頁面
【正文】 【摘要】隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，特別是移動通信技術(shù)高速發(fā)展，頻帶利用率問題越來越被人們關(guān)注。在頻譜資源非常有限的今天，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的容量已經(jīng)不能滿足當(dāng)前用戶的要求。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(shù)方案。本文首先介紹了QAM調(diào)制解調(diào)原理，提出了一種基于MATLAB的16QAM系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)方案，對16QAM的星座圖和調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了仿真，并對系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析，進(jìn)而證明16QAM調(diào)制技術(shù)的優(yōu)越性?！娟P(guān)鍵詞】正交振幅調(diào)制；MATLAB；調(diào)制解調(diào)；仿真 一 調(diào)制簡介調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。所謂調(diào)制，就是把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。載波調(diào)制，就是用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的過程，即使載波的某一個或某幾個參數(shù)暗中啊調(diào)制信號的規(guī)律而變化。調(diào)制信號是指來自信源的消息信號（基帶信號），這些信號可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。未受調(diào)制的周期性震蕩信號稱為載波，它可以是正弦波，也可以使非正弦波（如周期性脈沖序列）。載波調(diào)制后稱為已調(diào)信號，它含有調(diào)制信號的全部特征。基帶信號對載波的調(diào)制是為了實現(xiàn)下列一個或多個目標(biāo)：第一，在無線傳輸中，信號是以電磁波的形式通過天線輻射到空間的。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發(fā)射信號波長相比擬，而基帶信號包含的較低頻率分量的波長較長，只是天線過長而難以實現(xiàn)。但若通過調(diào)制，把基帶信號的頻譜搬至較高的載波頻率上，是已調(diào)信號的頻譜與信道的帶通特性相匹配，這樣就可以提高傳輸性能，以較小的發(fā)送功率與較短的天線來輻射電磁波。第二，把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。第三，擴(kuò)展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。因此，調(diào)制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響和作用。解調(diào)（也稱檢波）則是調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復(fù)出來。解調(diào)的方法可分為兩類：相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。相干解調(diào)時，為了無失真地恢復(fù)原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波。本課題采用的是相干解調(diào)二 正交振幅調(diào)制系統(tǒng) QAM簡介正交振幅調(diào)制（QAM）是一種矢量調(diào)制，它是將輸入比特先映射（一般采用格雷碼）到一個復(fù)平面（星座）上，形成復(fù)數(shù)調(diào)制符號。正交調(diào)幅信號有兩個相同頻率的載波，但是相位相差90度（四分之一周期，來自積分術(shù)語）。一個信號叫I信號，另一個信號叫Q信號。從數(shù)學(xué)角度將一個信號可以表示成正弦，另一個表示成余弦。兩種被調(diào)制的載波在發(fā)射時已被混和。到達(dá)目的地后，載波被分離，數(shù)據(jù)被分別提取然后和原始調(diào)制信息相混和。 這樣與之作幅度調(diào)制（AM）相比，其頻譜利用率高出一倍?！ AM是用兩路獨(dú)立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)幅，利用這種已調(diào)信號的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。該調(diào)制方式通常有二進(jìn)制QAM（4QAM）、四進(jìn)制QAM（l6QAM）、八進(jìn)制QAM（64QAM）、…，對應(yīng)的空間信號矢量端點(diǎn)分布圖稱為星座圖，分別有16…個矢量端點(diǎn)。目前QAM最高已達(dá)到1024QAM。樣點(diǎn)數(shù)目越多，其傳輸效率越高。但并不是樣點(diǎn)數(shù)目越多越好，隨著樣點(diǎn)數(shù)目的增加，QAM系統(tǒng)的誤碼率會逐漸增大，所以在對可靠性要求較高的環(huán)境，不能使用較多樣點(diǎn)數(shù)目的QAM。對于4QAM，當(dāng)兩路信號幅度相等時，其產(chǎn)生、解調(diào)、性能及相位矢量均與4PSK相同。 a 4QAM星座圖 b 16QAM星座圖QAM采用格雷編碼，采用格雷碼的好處在于相鄰相位所代表的兩個比特只有一位不同，由于因相位誤差造成錯判至相鄰相位上的概率最大，故這樣編碼使之僅造成一個比特誤碼的概率最大。下圖以16QAM為例，顯示了編碼： 16QAM編碼
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