【正文】 現(xiàn)對(duì)本文的主要工作總結(jié)如下：(1) 深入研究了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)，利用Matlab/Simulink仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的建模仿真，并進(jìn)行性能分析；(2) 詳細(xì)分析了模擬信號(hào)數(shù)字化的基本理論及實(shí)現(xiàn)方法，利用Matlab/Simulink實(shí)現(xiàn)了差分脈沖調(diào)制（DPCM）的建模仿真，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及性能比對(duì)；(3) 基于上述理論構(gòu)建了模擬信源QAM傳輸系統(tǒng)，利用Matlab/Simulink進(jìn)行將模仿真，并進(jìn)行性能驗(yàn)證。這里我們以語(yǔ)音信號(hào)（）為例來(lái)驗(yàn)證此傳輸系統(tǒng)的性能。 QAM傳輸系統(tǒng)的模型基于前面的數(shù)字通信系統(tǒng)模型，所構(gòu)建的QAM傳輸系統(tǒng)的模型如圖42所示：錯(cuò)誤！未指定書簽。并且模擬信源發(fā)出的信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后也可以送出數(shù)字信號(hào)。 圖35 DPCM傳輸誤碼與解碼話音質(zhì)量仿真模型、執(zhí)行仿真，從聽到的輸出音質(zhì)中，話音基本可懂，但解碼輸出信號(hào)中“咯咯”的噪聲很嚴(yán)重；，但音質(zhì)已經(jīng)大為改善；，解碼噪聲就不明顯了。 % 自相關(guān)函數(shù)r=r/max(r)。因此，由式323可知信號(hào)量噪比隨編碼位數(shù)N和抽樣頻率fs的增大而增大。預(yù)測(cè)編碼方法有多種，差分脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱差分脈碼調(diào)制DPCM，是其中廣泛應(yīng)用的一種基本預(yù)測(cè)方法。（3）在相同的發(fā)射功率下，M越大，系統(tǒng)的抗干擾能力越差，即系統(tǒng)誤碼率越大。有效性可用傳輸速率和頻帶利用率來(lái)衡量，而可靠性用誤碼率來(lái)衡量。圖26 QAM16調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)眼圖圖26為16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)發(fā)送端和接收端的眼圖。 QAM解調(diào)MQAM信號(hào)的解調(diào)通常采用正交相干解調(diào)法，其解調(diào)器原理圖23所示。 QAM星座圖星座映射規(guī)則不同，星座呈現(xiàn)不同的分布形式。 QAM調(diào)制正交幅度調(diào)制(QAM)是一種高效數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有很高的頻譜利用率。另外還有一個(gè)配套軟件包Simulink，提供了一個(gè)可視化開發(fā)環(huán)境，常用于系統(tǒng)模擬、動(dòng)態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等方面。 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)以WCDMA、CDMA2000和TDSCDMA為代表的第三代移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)為代表的第二代移動(dòng)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(dá)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。調(diào)制方式有許多，不同的調(diào)制方式對(duì)通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備復(fù)雜性也在相對(duì)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。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。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(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。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(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的良好傳輸。任意一對(duì)信號(hào)向量之間的歐氏距離是[1011]： (210)在特殊情況下，即信號(hào)幅度取一組離散值{（2m1M）d, m=1,2….M}信號(hào)星座圖是矩形的。就一個(gè)確定的QAM星座圖而言，是不可能同時(shí)滿足這三個(gè)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(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)。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。進(jìn)一步仿真，MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)誤碼率如表22所示。因?yàn)楦髡{(diào)制解調(diào)最大峰值功率相同，所以功率利用減小。例如，對(duì)于頻帶為1MHz的可視電話信號(hào)進(jìn)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。其中為量化級(jí)之間的間隔。39。DPCM解碼模塊的設(shè)置參數(shù)要和編碼模塊相對(duì)應(yīng)。信息源信源編碼數(shù)字調(diào)制數(shù)字解調(diào)信源譯碼受信者信道噪聲源圖41 數(shù)字通信系統(tǒng)模型系統(tǒng)框圖中各功能模塊的作用如下：(1)信息源信息源（簡(jiǎn)稱信源）的作用是把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。信道的固有特性及引入的干擾與噪聲直接關(guān)系到通信的質(zhì)量。示波器輸出波形如圖46所示。尤其在帶寬資源不是很豐富的移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信中更顯現(xiàn)出該調(diào)制技術(shù)的優(yōu)越性。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，深深地感染和激勵(lì)著我。要求仿真時(shí)間長(zhǎng)度為20s，步進(jìn)為1/32000s。在發(fā)送端，信源利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一200Hz正弦信號(hào)，對(duì)其先進(jìn)行DPCM編碼完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行16QAM數(shù)字調(diào)制，然后發(fā)送經(jīng)信道傳輸。二是完成模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換,即當(dāng)信息源給出的是模擬信號(hào)時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸。 與PCM話音解碼對(duì)比分析使用Simulink中的DSP模塊庫(kù)的音頻輸入輸出模塊可以對(duì)真實(shí)的音頻信號(hào)（文件名“”）進(jìn)行處理，并基于PCM編解碼模塊構(gòu)建PCM傳輸誤碼與解碼話音質(zhì)量仿真模型如圖36所示。C=toeplitz(r(1:p))。解碼端信道輸出經(jīng)串并轉(zhuǎn)換送入DPCM解碼，之后輸出解碼結(jié)果并顯示波形。PCM中直接傳輸樣值本身，而在DPCM中，傳輸數(shù)據(jù)為樣值的差值，在量化誤差不變的條件下，就可以用較少的比特?cái)?shù)來(lái)表示碼字，也就提高了波形編碼的效率。在工程實(shí)踐中因權(quán)衡二者的關(guān)系。在頻率資源極其寶貴和緊缺的條件下，提高頻帶利用率最有效的辦法是使一個(gè)碼元傳輸多個(gè)比特的信息，即采用多進(jìn)制數(shù)字鍵控體系。 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。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。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。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。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(guò)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]。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。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。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。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。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。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)。這里的L由調(diào)制系統(tǒng)所選的進(jìn)制數(shù)所決定，該L電平的基帶信號(hào)還要經(jīng)過(guò)基帶成形濾波器，主要是為了抑制已調(diào)信號(hào)的帶外輻射，最終形成X(t)和Y(t),再分別和頻率相同的同相載波以及正交相載波進(jìn)行相乘運(yùn)算。一個(gè)具有良好性能的QAM信號(hào)，其星座圖要滿足三個(gè)方面的要求[1213]：a) 信號(hào)峰值均值比要小，用以保證調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)起伏越小，從而增強(qiáng)其抗非線性失真的能力。解調(diào)的符號(hào)（整數(shù)）與發(fā)送端數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得出錯(cuò)誤符號(hào)率統(tǒng)計(jì)。由于傳輸信道上噪聲的存在，接收端星座圖與理想的星座點(diǎn)都有一定的偏差，通過(guò)偏差的大小可以直觀的判斷出系統(tǒng)性能的好壞。這結(jié)論與前面由表23所得出的結(jié)論一致。其原理框圖如圖31所示。為此，可使對(duì)抽頭系數(shù)求導(dǎo)，并令其為零，得到方程組以求解出最佳抽頭系數(shù)，j=1，2，…，即 (310)也就是： (311)或?qū)憺椋? (312)當(dāng)量化間距足夠小，量化誤差，有，上式近似為： (313)利用序列的歸一化自相關(guān)函數(shù)定義上式寫為： （314）或以矩陣式表達(dá)為: (310)也就是： (311)或?qū)憺椋? (312)當(dāng)量化間距足夠小，量化誤差，有，上式近似為： (313)利用序列的歸一化自相關(guān)函數(shù)定義上式寫為： （314）或以矩陣式表達(dá)為: (315)簡(jiǎn)寫為： (316)其中，r(j)簡(jiǎn)寫為下角標(biāo)形式rj,r(0)=1。編寫的計(jì)算程序如下：關(guān)鍵代碼：% clear。 DPCM解碼模塊的設(shè)置參數(shù)要和編碼模塊相對(duì)應(yīng)。4 QAM傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建與仿真本章基于前面所分析研究的基本理論及仿真結(jié)果，構(gòu)建了模擬信源QAM傳輸系統(tǒng)，并利用MATLAB/Simulink進(jìn)行建模仿真及性能驗(yàn)證。在無(wú)線通道中，信道可以是自由空間；在有線信道中，可以是明線、