【正文】 info=randomBinary(N)。 echo off。 這畢業(yè)設(shè)計論文的完成之際，首先要感謝我的指導(dǎo)老師賈雅瓊副教授的諄諄教導(dǎo)和督促。例如， QAM 目前還不能廣泛的在 頻段領(lǐng)域使用，不過正在逐漸形成一種發(fā)展的趨勢。因而使得它大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng)，無線接入技術(shù)，以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)和蜂窩系統(tǒng)等系統(tǒng)中，進而使通信系統(tǒng)的通信效率與質(zhì)量得以提高。并掌握了相對其它軟件， MATLAB的優(yōu)勢特點。而 16QAM 信號，在相等概率出現(xiàn)的條件之下，能夠計算出它的最大功率與平均功率的比值是 倍，也是說 dB；所以，在平均功率相等的條件之下， 16QAM 信號的噪聲容限比 16PSK 信號的要大 dB[9]。 %每種信噪比下的發(fā)送符號數(shù) M=16。 經(jīng)過調(diào)整 高斯白噪聲信道的信噪比（ bE / 0n ）， 能夠獲得圖 13所 表 示 的 MQAM 誤碼率 曲線圖。 xn=xn(:)。 解調(diào) 為了使程序簡化以及獲得可靠的誤碼率（ BER），在解調(diào)過程中是通過直接產(chǎn)生與調(diào)制時相同頻率以及相同相位的載波來進行信號解調(diào)，而不是從已調(diào)信號中恢復(fù)載波。 for i=1:n。經(jīng)過42 電平變換之后，原來的二進制信號的信息速率由 Rb/8 變成了 Rb/2。 %進行 16QAM 信號調(diào)制 畫星座圖 畫出 16QAM 信號的星座圖的程序代碼如下。 對應(yīng)于不同的 ? 有著不一樣的滾降特性。 根據(jù) 24電平轉(zhuǎn)換規(guī)律得到的二 四進制轉(zhuǎn)換代碼如下。 %輸出為 0 else info(i)=1。 開始產(chǎn)生隨機二進制序列信號源調(diào)制模塊信道加入高斯白噪聲解調(diào)模塊恢復(fù)原始信號結(jié)束 圖 7 程序流程框圖 11 由圖 7 可知，將基于 MATLAB 的 16QAM 通信系統(tǒng)仿真的設(shè)計，主要包括調(diào)制模塊系統(tǒng)、添加高斯白噪聲以及解調(diào)系統(tǒng)。 （ 6） MATLAB 具有強大的圖形功能。因為庫函數(shù)都是經(jīng)由這個領(lǐng)域的專家所編寫的，所以用戶沒必要擔(dān)憂函數(shù)可靠性這一問題。 MATLAB 的應(yīng)用十分的廣泛 ，它涉及了信號與圖像處理、測試與測量、控制系統(tǒng)設(shè)計、建模和分析等各種領(lǐng)域。 4電平抽判 是對 4 電平的基帶信號進行判決和檢測，再通過 42 電平變換，即把四 進制 的 信號 轉(zhuǎn)變成為二 進制 的 信號 。本課題設(shè)計采用了正交調(diào)幅的調(diào)制方法，其調(diào)制原理的基本框圖如圖 5所示。 QAM 信號中最具代表性的信號是 16QAM 信號，它是幅度與相位結(jié)合的一種鍵控信號，其主要有下面兩種方法可以產(chǎn)生。 在圖 1中，展示出了 M=L2=4,16,64,256 時的 QAM信號的矢量圖。 （ 2）星座圖。到達目的地后，分離載波，提取數(shù)據(jù)，然后與原來的調(diào)制信號混和在一起。它 4 的關(guān)鍵點是在接收的一端必須提供一個與接收到的已調(diào)載波嚴(yán)格同步也就是說與已調(diào)載波同頻率同相位的相干載波信號。數(shù)字調(diào)制，即把數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字已調(diào)信號。通過調(diào)制，可以降低傳輸?shù)膿p耗，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的目的。本文是利用 MATLAB 進行 16QAM 信號的通信系統(tǒng)仿真，并分析該調(diào)制技術(shù)的星座圖和系統(tǒng)性能，以此證明 16QAM 調(diào)制技術(shù)的優(yōu)勢特點。根據(jù)星座圖的特點，劉繼紅等人在基于 16QAM 相 干光纖通信的系統(tǒng)中研究了星座圖的優(yōu)化與選擇。 本論文在分析正交幅度調(diào)制原理的基礎(chǔ)上，以 16 進制的 QAM 信號為例，實現(xiàn)了基于 MATLAB 的 16QAM 信號的通信系統(tǒng)仿真，這為 16QAM 信號的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能分析與研究提供了基礎(chǔ)。以此證明 16QAM 調(diào)制技術(shù)相對其他調(diào)制方式的優(yōu)點。 本論文先介紹了 16 進制的正交振幅調(diào)制信號（ 16QAM） 的調(diào)制解調(diào)原理，再利用MATLAB 平臺構(gòu)建完整的 16QAM 通信系統(tǒng)，實現(xiàn) 16QAM 的調(diào) 制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及分析該系統(tǒng)性能。通過 MATLAB 進行仿真設(shè)計，可以降低設(shè)計的成本，提高設(shè)計的效率 [1]。相對于其他調(diào)制技術(shù)， QAM 的編碼擁有能充分利用帶寬、抗噪能力強等優(yōu)勢 [4]。而且其中的頻譜利用率高這一優(yōu)點，成為了關(guān)注的焦點。 3 2 課題理論基礎(chǔ) 調(diào)制解調(diào)的定義 所謂調(diào)制，便是用調(diào)制信號（基帶信號）去調(diào)控載波參數(shù)的經(jīng)過，因而讓載波的參數(shù)根據(jù)調(diào)制信號的規(guī)律而變化著；從頻域的角度來看，便是讓基帶信號的頻譜搬移到更高的載波頻率附近的過 程 [8]。 對數(shù)字基帶信號而言，因其有豐富的低頻分量這一特點，所以必須要讓數(shù)字基帶信號對載波信號進行調(diào)制，以便信號和信道的特性相符合。其中的相干解調(diào)方法，適合各種線性調(diào)制信號的解調(diào)。在發(fā)射時這兩種被調(diào)制的載波信號已經(jīng)被混和在一起。 由公式（ 3）能夠看出， QAM 能夠視為兩個正交的幅度鍵控信號的和。圖中的黑點表示的是每個碼元的位置，并顯示它是由兩個正交向量合成。 Ak 6 圖 2 16QAM編碼 16QAM 調(diào)制解調(diào)原理 （ 1） 16QAM 信號的產(chǎn)生方法。 （ 2） 16QAM 信號的調(diào)制原理。 相 乘 低 通 4 電 平 抽 判4 2 電平 轉(zhuǎn) 換 π / 2相 乘載 波提 取定 時提 取低 通 4 電 平 抽 判并 / 串4 2 電平 轉(zhuǎn) 換 c o s ω0t s i n ω0tI nQ n已 調(diào) 信 號原始信號 圖 6 相干解調(diào)原理框圖 接 收 到的 已調(diào) 信號分 成 兩路進入兩正交載波的相干解調(diào)器， 而后通過低通濾波器，對調(diào)制與解調(diào)這一整個過程當(dāng)中的較高頻率成分進行濾除。功能性的工具包的作用是擴大MATLAB 的符號計算 ,可視化的建模仿真 ,以及文字處理等。它的程序代碼書寫形式比較自由，通過調(diào)用十分豐富的庫函數(shù)來避免冗長的子程序編程，這樣便減少了所有沒有必要的編程任務(wù)。 （ 5） 程序的可移植性非常好，理論上可以不做修改就能夠在各類型號的計算機與操作系統(tǒng)上執(zhí)行。 16QAM 調(diào)制解調(diào) 仿真程序流程框圖 根據(jù)調(diào)制以及解調(diào)原理框圖，得到仿真程序的流程框圖如圖 7所示。 %rand 代表 [0,1]上均勻分布的隨機序列 if (temp), info(i)=0。 12 表 1 24電平映射關(guān)系表 編碼映射前數(shù)據(jù) 雙極性碼元 電平 /V 00 1 1 3 01 1 +1 1 10 +1 1 1 11 +1 +1 3 通過 24電平變換之后，原來的二進制信號的信息速率由 Rb/2 轉(zhuǎn)化成了 Rb/8。 明顯的， 01??? 。 調(diào)制 15 y=I.*cos(2*pi*fc*t)Q.*sin(2*pi*fc*t)。 42 電平轉(zhuǎn)換 42 電平轉(zhuǎn)換是將 4電平信號轉(zhuǎn)變成 2電平信號，是 24電平轉(zhuǎn)換的逆過程。 n=length(yn)。兩 路二進制信號經(jīng)過并行 /串行轉(zhuǎn)換之后把信息速率為 Rb/2 的合并為一路信息速率為 Rb的原始信號。 xn(nn/2+1:nn)]。因 而 ， 使 用多電平誤碼率的分析 辦 法，能夠獲得 M進制 正交振幅調(diào)制信號 的誤碼率 22 03 l o g1( 1 ) ( )1 be ELP e r fcL L n?? ? (9) 式中 ， LM? ， bE 表示的是 每 比特碼元的 能量 ， 0n 代表的是 噪聲單邊功率譜密度。 clear all nsymbol=100000。其中 16PSK 信號的平均功率直接等于它的最大功率。經(jīng)過對該調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的各個模塊的學(xué)習(xí)和探討，我對整個 QAM通信系統(tǒng)有了更加深入的了解，先將所學(xué)到的總結(jié)如下： （ 1）、了解了 MATLAB這一軟件，以及其發(fā)展過程和語言特點等。 通過本次設(shè)計，更加清楚的說明，作為一種新型的數(shù)字帯通調(diào)制技術(shù)，相比較傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)， QAM有許多優(yōu)點，例如它較高的頻譜利用率以及較高的功率譜密度并且還有抗干擾性強等優(yōu)點。目前在區(qū)域多點傳輸服務(wù)（ LMDS）中， MQAM 調(diào)制方式能夠適用于包括、北電、阿爾卡特等在內(nèi)的各廠家的設(shè)備。an Electronic Science and Technology Publishing House,2021(in Chinese) 29 致 謝 為期一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計終于順利的完成了，這整個過程中，在自己不斷的努力，以及同學(xué)們的幫助和賈老師的指導(dǎo)下，一次次的解決了從選擇課題到查閱資料以及到完成設(shè)計和編排論文這一系列中遇到的困難和問題。clc。 % Kbase=1,不經(jīng)基帶成形濾波，直接調(diào)制 。 %碼元的長度 dt=1/fs。 ylabel(39。 y=abs(y(1:fix(n/2)))*2。)。 %畫出 16QAM 信號的星座圖 figure(3) constel(y1,fs,fb,fc)。 for i=1:N if (y_output(i)~=info(i)), numoferr=numoferr+1。 %半對數(shù) Y坐標(biāo)繪圖 xlabel(39。)。Pe39。 %統(tǒng)計誤碼率 end。 SNR_in_dB=8:2:24。)。 f1=m/n。已調(diào)信號波形圖 (In:實線 ,Qn:虛線 )39。)。 y2=y。 %設(shè)定碼元數(shù)量 fb=1。正是因為她的耐心指導(dǎo)，我才能順利的完成畢業(yè)論文。并且伴隨著在通信領(lǐng)域研究中的不斷深入， QAM 調(diào)制與解調(diào)技術(shù)一定會有更加廣闊的應(yīng)用前景。 26 未來展望 在現(xiàn)代的通信系統(tǒng)中，通信技術(shù)專家越來越關(guān)注頻帶利 用率的問題。結(jié)果表明解調(diào)出的信號波形跟輸入的基帶信號波形相比較會有一定意義上 的時延，但是這其實不會對誤碼率的檢測和系統(tǒng)的抗噪聲性能有影響。我在這一學(xué)期中 通過不斷的查資料，閱讀文獻，讓自己充實地渡過了這忙碌的時光。 . 16QAM 和 16PSK 的 性能比較 忽略 16QAM 以及 16PSK 兩種體制的平均功率差別，根據(jù)最大振幅相等這一特點，得到 16QAM 信號與 16PSK 信號的矢量圖如圖 15 所示。經(jīng)過2電平轉(zhuǎn)換成 4電平之后，四電平信號的碼速率均變?yōu)?Rb/4。 19 0 2 4 6 8 10 12 14 16 8 0 7 5 7 0 6 5 6 0 5 5 5 0 4 5 4 0 3 5 3 0已調(diào)信號頻譜f / f b 圖 10 已調(diào)信號頻譜 1 . 5 1 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 1 . 51 0 . 500 . 511 . 51 6 Q A M 信號星座圖 圖 11 16QAM信號星座圖 20 8 10 12 14 16 18 20 22103102101100S N R i n d BPe誤碼率曲線 圖 12 16QAM調(diào)制在不同信道噪聲強度下的誤碼率 由圖 12 所示， 16QAM 信號調(diào)制方式在不同的信道噪聲強度下，它的誤碼率不同。 18 n=fix(n)。 xn=xn39。 17 T=[0 0。 SNR