【正文】 率從1:30到1:3)即不對稱。當今隨著對新的對稱業(yè)務如視頻會議、電話、Email的需求日益增長，由于這些業(yè)務要求收發(fā)的比特數(shù)是近乎相等的，所以上行通道的匯聚噪聲和新業(yè)務的需求形成了一對矛盾，需要一個在充滿噪聲的環(huán)境中能夠解決上行數(shù)據(jù)傳輸容量的技術支持。將TDMA系統(tǒng)中上行通道調制方式改為16QAM調制方式，數(shù)據(jù)速率達14 Mbps。它的上下行帶寬都為6M，應用直接序列擴頻技術，使信號的抗造能力大大增強，所以它可采用頻帶利用率較高的16QAM調制方式，以獲得較高的數(shù)據(jù)速率。根據(jù)仙農的信道容量公式,在速率不變的情況下，頻帶寬度與信噪比 的關系是相反的，即在頻帶寬度增加的情況下，可在較低的信噪比以不變的傳輸速率傳遞信息。當帶寬足夠大時，在信號幾乎被噪聲淹沒的情況下，也能可靠地通信。在發(fā)信端輸入的數(shù)據(jù)先經數(shù)據(jù)調制，形成帶寬為B1的基帶數(shù)字信號，然后由擴頻編碼發(fā)生器產生的偽隨機噪聲序列碼(PN碼)去調制數(shù)字信號，形成帶寬為B2的擴頻信號，由于B2B1，所以擴頻信號的功率密度極低，擴頻信號再經調制到射頻上發(fā)送出去。在通信中各通信用戶使用各自的PN碼可以同時使用帶寬為B2的同一頻段，而在接收端，先將收到的射頻信號變頻至中頻，解出帶寬為B2的擴頻信號，然后用相同的擴頻碼進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。擴頻系統(tǒng)可以極大限度地共享相同的頻道資源，由于每個系統(tǒng)都具有與眾不同的PN碼來減少來自其他設備的干擾，只有具有與發(fā)信端相同PN碼的收信端才能重組或壓縮擴頻信號來獲得其中加載的有效信息。故而多個CM可同時使用同一頻帶，只要采用不同的PN碼，就不會互相干擾。 調制解調器的設計 QPSK調制解調器的設計QPSK抗起伏干擾的能力較強，而占用的頻帶并不寬。在平均功率相同的條件下，移相鍵控在信號解調時，判決錯誤的概率較小。因而在起伏干擾嚴重，且頻帶又比較緊張的信道中，移相鍵控比較受歡迎，因此文中TDMA系統(tǒng)上行通道采用QPSK調制。 QPSK調制解調原理圖。 QPSK調制解調流程圖 QAM調制解調器的設計[16]。 QAM調制解調原理圖MQAM的時域表達式為[17] ()式(）中，、為雙極性多進制信號。當M=64時，、為雙極性六電平信號。，串/并變換器將六個二進制碼轉換成六進制格雷碼。兩個乘法器輸出為和[18,19]，它們都是六進制雙極性振幅調制信號，其載波是正交的。兩正交信號在相加器中相加，輸出QAM信號，進入解調模塊。分別與兩個相互正交的正弦波相乘，經濾波后，濾除分量，再進行并/串轉換，即可得到原來的信號。 本文用QAM調制解調，仿真隨機輸入信號在不同信噪比之下的誤碼率。調制解調系統(tǒng)可大致分為三大模塊：調制模塊、信道模塊、解調模塊。信道模塊隨機產生二進制信號，進入調制模塊進行調制后，進行過采樣，實現(xiàn)接收同步。為使仿真系統(tǒng)更加與實際相似，系統(tǒng)中加入加性高斯白噪聲模塊。信道是通信系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)之一，信道的傳輸質量影響著信號的接受和解調。這種影響表現(xiàn)在兩個方面：一是產生噪聲，二是減弱信號的強度和改變信號的形狀。通信系統(tǒng)的設計目標是使接收端能夠再現(xiàn)發(fā)送端發(fā)送的原始數(shù)據(jù)。因此，在設計通信系統(tǒng)的過程中，信道對傳輸信號的影響是一個不可或缺的環(huán)節(jié)。為了使仿真的通信系統(tǒng)與實際更為相似，選擇了加性高斯白噪聲[20]。擴頻能大大增加信號的抗造能力，而QAM則能夠實現(xiàn)較高的頻帶利用率。因此用在QAM調制解調中加入直接序列擴頻能比較好的解決傳輸速率與傳輸質量的矛盾。 誤碼率計算在上述三大主程序后面增加計算程序，計算仿真結果以及誤碼率。 本章小結本章主要介紹了QAM以及QPSK的調制解調原理，并畫出了兩者的程序流程圖。另外，根據(jù)前面提到的用直接序列擴頻加入QAM調制解調的方案，設計出直接序列擴頻調制解調，并畫出程序流程圖。 擴頻QAM調制解調流程圖東北大學本科畢業(yè)設計（論文） 第4章 仿真分析第4章 仿真分析 QPSK仿真，縱列1~20為循環(huán)序號，循環(huán)20次；第二列指數(shù)則為每一循環(huán)相應的誤碼率；數(shù)據(jù)依次為信噪比6； 錯誤碼元98個，總碼元數(shù)40000個?？梢奞PSK仿真誤碼率波動較大，但平均誤碼率比QAM小很多。 QPSK仿真誤碼率 擴頻仿真擴頻仿真中，為了方便數(shù)值比較，取信噪比ebn0=6（），循環(huán)20次，分別輸出每個循環(huán)的循環(huán)序號以及相應誤碼率。最后一行一次輸出錯誤碼元個數(shù)，總傳輸碼元，平均誤碼率。從第一個循環(huán)到最后一個，調制解調的誤碼率始終不變，可見在QAM中加入擴頻不但可以增加信號的抗造能力，并且此抗造能力十分穩(wěn)定。 擴頻仿真誤碼率 結果分析以上分別列出了相同信噪比下，QPSK和擴頻QAM的仿真的誤碼率情況。，可見相同信噪比下，采用直接序列擴頻調制QAM誤碼率遠比QPSK誤碼率小，并且穩(wěn)定很多?？梢姡捎弥苯有蛄袛U頻調制能在保證誤碼率的前提下很好的解決電纜調制解調器上下行通道不對稱的問題。 本章小結這一章分析了QPSK以及直接序列擴頻QAM調制解調的仿真結果。比較仿真結果分析不同調制解調方式的優(yōu)缺點。很顯然，在傳輸速率一般的情況下，QPSK因為其優(yōu)秀的抗噪性能無疑是各調制解調方式的首選。但是因為對稱傳輸?shù)脑?，QPSK被直接序列擴頻QAM取代。QAM因較高的頻帶利用率，并且因為直接序列擴頻技術讓QAM的抗噪性能大大增加，QAM調制解調的應用將會越來越多。東北大學本科畢業(yè)設計（論文） 第5章 總結第5章 總結 工作總結整個設計的調制解調系統(tǒng)全部基于matlab軟件基礎上，采用matab編程。由于它極高的運算效率，可讀性強，matlab命令和助學中的符號、公式非常接近，還可利用它所提供的工具箱等，可以很方便的進行信號處理。本設計的工作主要包括一下幾個方面：(1)簡要介紹了通信系統(tǒng)的幾個基礎調制方法的基本原理，并進行比較分析，比較相互的差異優(yōu)缺,并大概介紹了直接序列擴頻。(2)設計中大概介紹了Matlab的使用，并根據(jù)系統(tǒng)要求進行matlab編程，實現(xiàn)調制解調。(3)設計中利用編程以及matlab系統(tǒng)固有程序對各調制方法進行仿真比較。此系統(tǒng)用到的函數(shù)都可以保存在特定文件夾里，設置好訪問途徑后即可進行直接調用。文中對三種常用調制解調方法進行仿真，并對仿真結果進行比較分析，得出各自的優(yōu)缺以及適用環(huán)境。在編寫程序以及撰寫論文器件，進一步了解了matlab的使用方法以及調制解調的本質原理，加強了對程序的編寫、閱讀和調試能力，對以后的工作學習生活有很大幫助。 設計的不足之處和需要改進的方向本設計也存在著許多不足之處。因為完全沒有涉及硬件，所以調制解中某些穩(wěn)定因素也不能考慮到，是理論與現(xiàn)實的差距。 另外，由于輸入信號的單一性，不能全面的了解不同的調制方式對于不同輸入信號的調制結果。這些不足都要進一步的分析，加以修改完善。 今后的工作展望盡管本設計實現(xiàn)的信息調制與解調系統(tǒng)達到基本的要求，但是還可以進行許多完善。將整個系統(tǒng)做成雙向的，可同時完成上行通道與下行通道的調制解調；或者用直接序列擴頻進行QPSK調制等，比較除誤碼率以外的性質，分析兩者的優(yōu)劣等。而且，本設計完成的只是一個調制解調系統(tǒng)，包括一系列的驗證顯示方案，并沒有對調制解調器的其他部分進行設計研究。對于這些，可以繼續(xù)用硬件實現(xiàn)，加入寄存器等其他模塊，來完善電纜調制解調系統(tǒng)。東北大學本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻參考文獻[1] 黃志偉. 調制解調器電路設計[M]. 西安:西安電子科技大學出版社,2009.[2] 徐現(xiàn)嶺. 現(xiàn)代通信系統(tǒng)調制解調的基本技術和實現(xiàn)方法[D]. 西安電子科技大學, 2008:2240.[3] 劉志峰、李青. 有線電視網(wǎng)與cable modem技術的淺析[J]. 無線電信技術,2004(3):4143.[4] 李樹山. 電纜調制解調器的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 西部廣播電視,2003(5):1213[5] 張宇偉、王耀明. 基于matlab的調制解調系統(tǒng)的仿真設計[J]. 上海電機學院學報,:1417.[6] 張輝、曹麗娜. 現(xiàn)代通信原理與技術[M]. 西安:西安電子科技大學出版社,2008.[7] 羅小巧、吳迪、董繼承等. 基于現(xiàn)代DSP技術的QAM調制解調器設計[J]. 電子測量技術,32(2):112113.[8] [9] 王普明、楊其峰. 正交幅度調制信號在AWGN信道中傳輸?shù)腗ATLAB仿真[J]. 河南機電高等專科學校校報,16(2):9899.[10] 張肅文,高頻電子線路[M]. 北京:高等教育出版社, 2008.[11] [12] [13] 劉毅敏. 基于matlab的調制解調器的設計[J]. 現(xiàn)代計算機,:9597.[14] 謝金智、劉莉、王錚. Cable Modem設計原理及工作過程的研究[J]. 西南民族學院院報自然科學版,:1013.[15] 陳淑瑜. 電纜調制解調器[J]. 科技咨詢導報,:207209.[16] 井敏英、楊俊海、王玉玨. QAM調制解調技術仿真[J],科技廣場,:8688.[17] 于風云、張平. QAM調制與解調的全數(shù)字實現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代電子技術,2005(3):5355.[18] T Wiegand，G Sullivan．G BjntegB8nl，and A Luthra. Overview of the H．264 Video Coding Standard[J]. IEEEtransactions on circuius and systems for video technology. 2003,13(7):5567.[19] John Wiley and Sons. lain E G Richardson．H．264 and MPEG4 Video Compression:Video,Coding for Next Generation Multimedia[M]. 2003. 東北大學本科畢業(yè)設計（論文） 致謝[20]Richard Modern Communications Jamming Principles and Technoques[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,.致謝