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qam傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計-全文預(yù)覽

2025-07-20 07:20 上一頁面

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【正文】 (39)最佳預(yù)測器將使均方誤差(MSE)最小。設(shè)預(yù)測誤差的量化結(jié)果為,其中 為量化誤差。 DPCM編解碼基本原理DPCM是一種利用信號樣值之間的關(guān)聯(lián)特性進行高效率波形編碼的方法。例如,對于頻帶為1MHz的可視電話信號進行編碼,根據(jù)采樣定理,采樣速率,若每樣值采用8位編碼,則數(shù)碼率為16Mbit/s。 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(pulse code modulation——PCM)是典型的編碼方式,通常把從模擬信號抽樣、量化、直到變?yōu)槎M制符號的基本過程稱為PCM。3模擬信號數(shù)字化研究及Simulink仿真隨著通信技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字通信成為主流技術(shù)。(4)為了降低誤碼率,只有提高發(fā)射功率。因為各調(diào)制解調(diào)最大峰值功率相同,所以功率利用減小。當判決門限為A/2,方差為,信號能量為E時,正確判決的概率為 (213)差錯概率為 (214)二維信號空間以64QAM為例(見圖210),我們將多元的MQAM信號點之間的距離都設(shè)為A,用一維信號空間類似的方法,得出,三個信號點正確判斷的概率分別為: (215)A/2A/2圖29 64QAM第一象限星座圖 總的正確判決的概率為 (216)差錯概率為 (217)用同樣的方法可推出16QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM的差錯概率: (218)由式(218)可以看出,M越大誤碼率越高。信息速率Rb和碼元速率RB有以下確定的關(guān)系,即 (211)在比較不同通信系統(tǒng)的有效性時,不能單看它們的傳輸速率,還應(yīng)考慮所占用的頻帶寬度。下面就從這幾方面對MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能進行仿真分析。進一步仿真,MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)誤碼率如表22所示。同樣,發(fā)送端的星座圖與理想的星座映射圖是完全一致的。信源輸出的隨機整數(shù)送入64QAM基帶調(diào)制器(用Rectangular QAM Modulator Baseband模塊實現(xiàn)),調(diào)制輸出經(jīng)過高斯信道后送入接收端相應(yīng)的64QAM基帶解調(diào)器(Rectangular QAM Demodulator Baseband模塊實現(xiàn))中,調(diào)制器和解調(diào)器的參數(shù)設(shè)置必須一致。通過觀察發(fā)現(xiàn),在采樣時刻最大眼圖開啟,同樣由于傳輸信道上噪聲的干擾,接收端眼圖中“眼睛”張開的大小比發(fā)送端的要小的多,其大小反映著基帶成形性能的優(yōu)劣、碼間干擾的強弱和傳輸信道噪聲影響的大小。圖25給出了系統(tǒng)發(fā)送端和接收端的星座圖,這里基帶成形濾波器的滾降系數(shù)為0,即滿足理想低通特性,所以發(fā)送端的星座圖與理想的星座映射圖是完全一致的。信源輸出的隨機整數(shù)送入16QAM基帶調(diào)制器(用Rectangular QAM Modulator Baseband模塊實現(xiàn)),調(diào)制輸出經(jīng)過高斯信道后送入接收端相應(yīng)的16QAM基帶解調(diào)器(Rectangular QAM Demodulator Baseband模塊實現(xiàn))中,調(diào)制器和解調(diào)器的參數(shù)設(shè)置必須一致。通常驗證通信系統(tǒng)的功能一般采用星座圖和眼圖這兩種工具,只要通過對比發(fā)送端和接收端的星座圖和眼圖,就可以很直觀的判決通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。解調(diào)端接收到的帶有噪聲的已調(diào)MQAM信號作為輸入,與本地恢復(fù)的兩個相互正交的載波信號進行相乘運算后,再經(jīng)過低通濾波也就是匹配濾波器,輸出兩路多電平基帶信號X(t)和Y(t)。就一個確定的QAM星座圖而言,是不可能同時滿足這三個要求的,而只能根據(jù)不同傳輸系統(tǒng)的要求,在保證主要性能要求的前提下,折中地或采取自適應(yīng)的辦法進行設(shè)計調(diào)節(jié)。該參數(shù)對QAM信號抗相位抖動能力和對時鐘恢復(fù)精確度的敏感性有了很好的反映,最小相位偏移量越大,抗相位抖動能力也隨著越強。不同的數(shù)字傳輸系統(tǒng),對這些參數(shù)的要求各不相同[1011]。16QAM星座圖分別有星型星座和方型星座。任意一對信號向量之間的歐氏距離是[1011]: (210)在特殊情況下,即信號幅度取一組離散值{(2m1M)d, m=1,2….M}信號星座圖是矩形的。圖中,輸入的二進制碼流經(jīng)過串/并變換器輸出兩路并行碼流序列,速率減為原來的一半,再經(jīng)過2電平到L電平的變換,形成L電平的基帶信號。正交振幅調(diào)制(QAM)信號的一般表示式為[3]: (21)式(21)中,是基帶信號的幅度,是單個基帶信號的波形,寬度為。而傳統(tǒng)數(shù)字調(diào)制技術(shù)是單獨利用振幅和相位攜帶信息,不能最充分利用信號功率利用率。仿真表明所構(gòu)建的QAM數(shù)字傳輸系統(tǒng)在允許一定失真的情況下可以實現(xiàn)模擬信號的良好傳輸。最后基于MATLAB/Simulink軟件,建立各個編解碼模型,進行仿真驗證,并進一步對PCM及DPCM進行傳輸誤碼與解碼話音質(zhì)量的性能分析。各章節(jié)安排如下:第一部分簡單介紹了課題的背景、研究意義及仿真軟件——Matlab/Simulink,重點分析了QAM技術(shù)發(fā)展概要及應(yīng)用現(xiàn)狀,最后給出了論文內(nèi)容安排及論文的主要工作。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具, 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境,是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包,被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。MATLAB 是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。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)。真正成為城域網(wǎng)的無線接入手段。為了滿足此要求,WCDMA對空口接口作了改進,引入了HSDPA技術(shù),使之可支持高達10Mbit/s的峰值速率。如果系統(tǒng)的頻帶利用率高,就表明通信系統(tǒng)具有較高的傳輸效率,反之傳輸效率就低。隨著現(xiàn)在日益增多的各種通信系統(tǒng)數(shù)量,為了更好的充分利用日益緊張的頻譜資源,廣大通信科研工作者致力于研究頻譜利用率更高的新型數(shù)字調(diào)制方式,而且原CCITT(國際電報電話咨詢委員會)也一直在促進并鼓勵開發(fā)新奇的頻譜使用技術(shù),為了各種通信系統(tǒng)能夠有效的進行通信,原CCITT科學地將頻段分別分配給各個通信系統(tǒng),因而,許多科研院所,用戶個體和通信公司都在通過開發(fā)先進的調(diào)制技術(shù)用以提高頻譜利用率。為了使基帶信號能夠在頻帶信道上進行傳輸,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)。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、帶外輻射嚴重等不足。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。為了將這些信息實時傳輸?shù)降孛?,對星上?shù)傳系統(tǒng)的傳輸能力的要求就越來越高。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?。其中幅度和相位?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]。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。 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。后來,數(shù)字通信系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展,隨之而來的是數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。在數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中的頻譜利用率主要是指傳輸?shù)男蕟栴},也就是說,通信系統(tǒng)的傳輸速率不是唯一需要關(guān)注的指標,同時還要看在一定的傳輸速率下信道頻帶所占的寬度為多少。 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)勢以WCDMA、CDMA2000和TDSCDMA為代表的第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)除了支持傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)以外,還推出了大容量的寬帶數(shù)據(jù)服務(wù),與以GSM、CDMA1595標準為代表的第二代移動通信系統(tǒng)相比,在技術(shù)上,3G系統(tǒng)的上下行速率理論上可以達到2Mbit/s左右的水平,它可以提供包括視頻在內(nèi)的各種多媒體寬帶應(yīng)用服務(wù),諸如下載或流媒體類業(yè)務(wù),需要系統(tǒng)提供更高的傳輸速率和更多的延遲。而目前作為中國國內(nèi)唯一擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速率無線寬帶接入技——McWiLL,McWiLL終端接入設(shè)備CPE亦采用QPSK/8PSK/QAM16/QAM64自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)。與頻率調(diào)制MSK、GMSK,相位調(diào)制OQPSK、π/4QPSK等相比, QAM是一種相位和振幅聯(lián)合控制的數(shù)字調(diào)制技術(shù)。 仿真軟件介紹MATLAB是MATrix LABoratory的縮寫,是一款由美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件。另外還有一個配套軟件包Simulink,提供了一個可視化開發(fā)環(huán)境,常用于系統(tǒng)模擬、動態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等方面。 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 本文在對QAM調(diào)制解調(diào)的基本原理、模擬信號數(shù)字化傳輸
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