【正文】 載波以及正交相載波進(jìn)行相乘運(yùn)算。式（21）還可以變化為正交表示形式: （22）令 （23）則式（22）變成 （24）QAM中的振幅和可以表示為： (25)式（25）中，固定振幅為、由輸入的信號(hào)最終決定。此外，現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)傳輸速率和帶寬也提出了新的要求，因此QAM引起更多關(guān)注，在有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、大中容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。 第五部分總結(jié)與展望，對(duì)本文所完成的工作進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)后續(xù)研究工作提出了一些想法和建議。仿真結(jié)果表明在無(wú)誤碼傳輸中DPCM的解碼音質(zhì)不如PCM強(qiáng)，但DPCM的抗噪聲能力比PCM強(qiáng)。第二部分分析了 16QAM調(diào)制解調(diào)的原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)，利用Simulink仿真平臺(tái)對(duì)16QAM和64QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)作了仿真建模，通過比較其發(fā)送端和接收端的星座圖及眼圖進(jìn)行性能驗(yàn)證，最后基于16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的理論知識(shí)構(gòu)建了MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，并進(jìn)行系統(tǒng)性能仿真分析。它可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。除了矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來(lái)創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語(yǔ)言（包括C，C++和FORTRAN）編寫的程序。在數(shù)字廣播電視傳輸中，QAM成為DVBC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方式。為了抵抗多徑效應(yīng)等， WIMAX協(xié)議中引入了新的物理層技術(shù)，而WiMAX協(xié)議物理層的OFDM符號(hào)的構(gòu)造方案亦采用QAM調(diào)制方式[45]。在HSDPA系統(tǒng)中引進(jìn)了AMC技術(shù)，在HSDPA系統(tǒng)中AMC的調(diào)制選擇了低階的QPSK和高階的16QAM，作為其調(diào)制方式。從上面對(duì)頻譜利用率的定義可以發(fā)現(xiàn)，要使得通信系統(tǒng)的頻譜利用率有所提高主要可以兩種途徑:一是通過提高該調(diào)制系統(tǒng)的傳信率即信息傳輸速率，二是降低已調(diào)信號(hào)所占用的頻帶寬度[13]。提高頻譜利用率是人們?cè)O(shè)計(jì)和規(guī)劃通信系統(tǒng)的關(guān)注焦點(diǎn)之一，同時(shí)也是提高通信系統(tǒng)容量的重要措施。調(diào)制解調(diào)研究的主要內(nèi)容包括:己調(diào)信號(hào)的頻譜特性、調(diào)制的原理、解調(diào)的原理、已調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生方法、解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方法、解調(diào)后的誤碼率性能和信噪比性能等。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)。 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?hào)的頻譜搬移到一定的頻帶范圍。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(lái)解決有限帶寬和大量數(shù)據(jù)傳輸之間的矛盾。QAM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)QAM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shì) 2 仿真軟件介紹 3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 32 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 12 誤碼率分析 13 功率利用率分析 15 本章小結(jié) 153模擬信號(hào)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(cè)器 17 DPCM的系統(tǒng)性能分析 19 DPCM的Simulink仿真 20 信道誤碼對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量影響的仿真分析 21 最佳預(yù)測(cè)器抽頭系數(shù)的確定 21 構(gòu)建測(cè)試模型及仿真 22 與PCM話音解碼對(duì)比分析 23 244 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(shí)例的仿真 29 30結(jié)論及尚存在的問題 30參考文獻(xiàn) 31致謝 32 321引言信號(hào)傳輸?shù)倪^程中需要都要占用一定的帶寬，數(shù)字信號(hào)的傳輸比模擬信號(hào)對(duì)對(duì)帶寬的需求更高。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。對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的目的主要有:進(jìn)行頻率分配、信號(hào)容易輻射、減少噪聲和干擾的影響、實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用和克服設(shè)備的限制等。QAM在當(dāng)今通信領(lǐng)域扮演著重要的角色，因此對(duì)QAM進(jìn)行深入研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展因?yàn)橐郧暗耐ㄐ畔到y(tǒng)為模擬通信系統(tǒng)，所以調(diào)制技術(shù)是由模擬信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)最初開始發(fā)展的。頻譜利用率越高，就要求已調(diào)信號(hào)所占的帶寬要越窄，即己調(diào)信號(hào)頻譜從天線發(fā)射時(shí)功率的主瓣要越窄，同時(shí)也要求旁瓣的幅度要越低，也就是說(shuō)要求輻射到相鄰頻道的功率即帶外輻射要越小。振幅和相位聯(lián)合調(diào)制QAM技術(shù)作為本課題的研究對(duì)象，就是一種近些年來(lái)獲得了飛速發(fā)展的調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)就具有極高的信息傳輸速率。同樣，作為寬帶無(wú)線接入技術(shù)，韓國(guó)引入了WIBro技術(shù)，它可采用三種調(diào)制方式，包括QPSK、16QAM、64QAM等。移動(dòng)通信系統(tǒng)中的另一研究熱點(diǎn)即數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，也采用QAM數(shù)字調(diào)制技術(shù)[45]。QAM除了是 ，而且成為現(xiàn)代CATV雙向網(wǎng)、寬帶接入技術(shù)ADSL、VADSL中規(guī)定的調(diào)制方式[45]。盡管MATLAB主要用于數(shù)值運(yùn)算，但利用為數(shù)眾多的附加工具（Toolbox）它也適合不同領(lǐng)域的應(yīng)用，例如控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、圖像處理、信號(hào)處理與通訊、金融建模和分析等。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果[69]。從而得出多進(jìn)制調(diào)制情況下頻帶利用率、功率利用率、誤碼率與調(diào)制方式、傳輸環(huán)境之間的定量關(guān)系，為后面系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。這些結(jié)論為后面模擬信源數(shù)字傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。2 QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究及Simulink仿真本章對(duì)QAM調(diào)制解調(diào)相關(guān)理論進(jìn)行了分析研究，給出了調(diào)制端和解調(diào)端的結(jié)構(gòu)框圖；構(gòu)建了16QAM和64QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的Simulink的仿真模型，進(jìn)行仿真驗(yàn)證；并基于Simulink對(duì)MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行性能分析，所得結(jié)論為后面系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。但它在隨參信道無(wú)線寬帶通信領(lǐng)域中的研究尚未發(fā)展成熟。已調(diào)QAM信號(hào)在信號(hào)空間中的坐標(biāo)點(diǎn)由、決定。將最后得到的兩路信號(hào)相加就得到的已調(diào)制QAM信號(hào)。錯(cuò)誤概率主要由信號(hào)點(diǎn)間的最小距離決定，假設(shè)信號(hào)星座滿足條件，若所有星座點(diǎn)是等概率，那么它們的平均發(fā)送功率是： (212)式（）中，M是QAM星座圖中的點(diǎn)數(shù)，（）是由A歸一化的信號(hào)坐標(biāo)。同理，方型星座圖中信號(hào)點(diǎn)的分布呈方形，如圖22(b)所示。（2）最小歐幾里得距離最小歐幾里得距離是指QAM信號(hào)星座圖上星座點(diǎn)間的最小距離，該參數(shù)衡量了QAM信號(hào)抗高斯噪聲的能力，最小距離與抗高斯白噪聲的性能呈正比關(guān)系。b) 信號(hào)點(diǎn)間的最小歐幾里得距離要盡量大，從而保證獲得最佳的抗加性高斯白噪聲性能。但是，在抗相位及抗非線性失真等性能上，方型星座圖不如星型星座圖，這是因?yàn)槠渥钚∠辔黄票刃切托亲鶊D小且峰值大于星型星座圖。圖23 MQAM信號(hào)相干解調(diào)原理圖 QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的Simulink仿真Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析。 16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的Simulink仿真Simulink模塊庫(kù)中提供調(diào)制器Rectangular QAM Modulator Baseband模塊、解調(diào)器Rectangular QAM Demodulator Baseband模塊、誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊、星座圖模塊等，利用這些模塊構(gòu)建16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)[7]，測(cè)試模型如圖24所示。發(fā)送和接收信號(hào)的星座圖仿真結(jié)果如圖26所示。這里接收端的眼圖雖然離理想的偏差比較大，但是并沒有發(fā)生重疊的現(xiàn)象，所以通過合適的閾值檢測(cè)，還是可以很好的恢復(fù)出原始的波形。 64QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的Simulink仿真Simulink模塊庫(kù)中提供Rectangular QAM Modulator Baseband模塊、解調(diào)器Rectangular QAM Demodulator Baseband模塊、誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊、星座圖模塊等，利用這些模塊構(gòu)建64QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)[7]，測(cè)試模型如圖27所示。發(fā)送和接收信號(hào)的星座圖仿真結(jié)果如圖28所示。，發(fā)送10s數(shù)據(jù)，經(jīng)誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊Error rate calculation計(jì)算及數(shù)據(jù)顯示模塊Display顯示，可以觀察到64QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)錯(cuò)誤符號(hào)數(shù)為29個(gè)。表22 MQAM系統(tǒng)錯(cuò)誤符號(hào)率MQAM16QAM64QAM256QAM1024QAM2056QAM錯(cuò)誤符號(hào)率 MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)性能仿真分析通信系統(tǒng)的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳輸信息，因此傳輸信息的有效性和可靠性是衡