【正文】 利用 MATLAB 的繪圖功能，有利于分析結(jié)果的直觀理解，也有利于深入掌握所學(xué)的內(nèi)容。人工計算調(diào)制和解調(diào)過程比較困難，而 MATLAB 具有的強大功能可以很容易的解決這一問難題，所以又本文詳細(xì)介紹了 MATLAB 通信系統(tǒng)工具箱；并給出了基于 MATLAB 的通信系統(tǒng)的設(shè)計和仿真的實現(xiàn)，運用 MATLAB 仿真軟件進(jìn)行仿真。簡單分析不難看出，由于理論誤碼率曲線是建立在誤符號率除以 4 的基礎(chǔ)上的，而這一條件的前提是出現(xiàn)誤符號的時候，一個符號中只有一個 bit 位發(fā)生了錯誤，這表明誤碼率比較低，也就是說明信噪比比較大。,39。,39。ylabel(39。16QAM 載波調(diào)制信號在 AWGN 信道下的性能39。,EsN0,ser1,EsN0,ber1,39。 %理論誤比特率semilogy(EsN0,ber,39。 %誤比特率 [err,ser(indx)]=symerr(msg,decmsg)。 %根據(jù)符號功率求噪聲功率 rx=msgmod+sigma*(randn(1,length(msgmod))+j*randn(1,length(msgmod)))。 %消息數(shù)據(jù)msg1=graycode(msg+1)。 %16QAMgraycode=[0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 8 9 11 10]。16QAM 調(diào)制在不同信道噪聲強度下的誤碼率39。 ylabel(39。 grid on。figure。 end。 xn=xn(:)。 for i=1:n。0 1。 yn(I2)=ones(size(I2))*2。 yn)。 yn=(yymin)*3/(ymaxymin)。 ymin=min(y)。 xn=xn(:)。 32xn=four2two([In Qn])。 n=(.6:1:N)*m。 %設(shè)計巴特沃斯濾波器I=filtfilt(b,a,I)。 t=0:dt:(length(y)1)*dt。 %加入不同強度的高斯白噪聲 y_output=qamdet(y_add_noise,fs,fb,fc)。 y=I.*cos(2*pi*fc*t)Q.*sin(2*pi*fc*t)。 if Kbase==2。%串/并變換分離出 I 分量、 Q 分量，然后再分別進(jìn)行電平映射I=x(1:2:nn1)。 m=fs/fb。b=firrcos(N,fb,2*alfa*fb,fs)。 end。 delay=8。這一過程由發(fā)送端的基帶成形濾波器和接收端的匹配濾波器兩個環(huán)節(jié)共同實現(xiàn)，因此每個環(huán)節(jié)均為平方根升余弦滾降濾波，兩個環(huán)節(jié)合成就實現(xiàn)了一個升余弦滾降濾波。end。)。 plot([ ],[0 0],39。 plot(a*cos(ph),a*sin(ph),39。 hold on。 ph=(0:5:360)*pi/180。 i1=i1+m。 xi=x(i1:i1+n1)。 i1=mn。 %；；； 畫出星座圖代碼如下： %畫出星座圖function c=constel(x,fs,fb,fc)。 y=[y。end。for i=1:2:n1。T=[0 1。 28Q=bshape(Q,fs,fb/4)。Q=x(2:2:nn)。 % 1/2 的概率輸出為 1 endend。end。 ％解調(diào)信號 title(‘解調(diào)信號‘)； subplot(2,2,3)；plot(f,abs(fftshift(M)))。 ％濾波器的輸出 subplot(2,2,1)。 H(1:n_cutoff)=2*ones(1,n_cutoff)。 f_cutoff=150。 ％縮放 [U,u,df1]=fft_seq(m,ts,df)。 ％載波信號u=m.*c。 ％采樣頻率 df= 。MATLAB 設(shè)計程序如下：t0=。 m=[m,zeros(nn2)]。 else, n1=fs/df。 ％已調(diào)制信號 title(‘已調(diào)制信號‘)； subplot(2,2,3)；plot(f,abs(fftshift(M)))。 ％頻率矢量 subplot(2,2,1)。 [U,u,df1]=fft_seq(m,ts,df)。 ％定義信號序列 C=cos(2*pi*Fc.*t)。 ％載波頻率 FS=1/ts。試比較消息信號與已調(diào)信號，并繪制它們的頻譜。為了討論方便取初相 =0（以下類似） 。angle功能：求復(fù)數(shù)的相角。ezplot功能：該命令用來繪制符號表達(dá)式的自變量和對應(yīng)各函數(shù)值的二維曲線。plot(x)的作用是在坐標(biāo)系中順序地用直接連接頂點{i,x(i),i=1,2,…,n}生成一條折線。常用的 MATLAB 函數(shù)主要有以下幾項：figure功能：創(chuàng)建新的圖形窗口(用于輸出圖形的窗口)。O/avb第二節(jié) 多進(jìn)制正交幅度調(diào)制及相干解調(diào)原理框圖一、正交調(diào)制原理框圖串并轉(zhuǎn)換基帶信號 x電平映射電平映射成形濾波成形濾波XX載波發(fā)生器9 0 度相移c o s w t s i n w t+已調(diào)信號 yQ nI n圖 正交調(diào)制原理框圖18二、相干解調(diào)原理框圖E P F恢復(fù)信號 x時鐘恢復(fù)L P F并串轉(zhuǎn)換抽樣判決XX載波恢復(fù)9 0 度相移c o s w t s i n w t已調(diào)信號 yQ nI nL P F 抽樣判決圖 相干解調(diào)原理框圖19第二章 MATLAB 通信系統(tǒng)工具箱MATLAB 通信系統(tǒng)工具箱主要應(yīng)用于參數(shù)化模型，頻譜分析和估計等。通過適當(dāng)調(diào)整 M 進(jìn)制 PAM 系統(tǒng)的誤碼率，可得： ????o/1/3/12avNMQEM???式中 是每個符號的平均信噪比。對于 下的矩形信號星座圖（K 為偶數(shù)） ，QAM 信號星座圖與正交2M?載波上的兩個 PAM 信號是等價的，這兩個信號中的每一個上都有個信號點。使用圖 115 中所示的鎖相環(huán)估算接收信號的載波相位偏移 ，相移 和 對該相位偏移進(jìn)行補?)(1t?2t償。因此發(fā)送的 QAM 信號波形可表示為 ),2cos())( ncTmn tftgAtu???? ,.211Mm?,.2n?如果 那么 QAM 方法就可以達(dá)到以符號速率,21kM,k同時發(fā)送 個二進(jìn)制數(shù)據(jù)。發(fā)送信號波形如圖 所示 ,si)(2cos)()( tftgAtftgAtu cTmscTm??? Mm,.1?圖 M=16QAM 信號星座圖式中{ }和 { }是電平集合，這些電平是通過將 k 比特序列映射為信號mcAs振幅而獲得的。圖中 AMAM圖 復(fù)合相移法14虛線大圓上的 4 個大黑點表示一個 QPSK 信號矢量的位置。由于從其矢量圖看像是星座，故又稱星座調(diào)制。8/5?8/3/?/78/9?/1/312在式（2—1）中，若 ?k 值僅可以取 ?/4 和?/4，Ak 值僅可以取+A 和A ，則此 QAM 信號就成為 QPSK 信號，如圖 所示：圖 4QAM 信號矢量圖所以，QPSK 信號就是一種最簡單的 QAM 信號。在 QAM 體制中，信號的振幅和相位作為兩個獨立的參量同時受到調(diào)制。LPF11正交幅度調(diào)制解調(diào)原理1) 正交幅度調(diào)制技術(shù)正交振幅調(diào)制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）是一種振幅和相位聯(lián)合鍵控。相干解調(diào)器適用于所有的線性調(diào)制信號的解調(diào)。若 m(t)是確知信號，則 AM 信號的頻譜為10SAM( )=∏A0[ ]+1/2[ ](25)?)()(cc????)()(cMc???2) 相干解調(diào)相干解調(diào)也叫同步檢波，解調(diào)與調(diào)制的實質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制，這里的“ 線性” 并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合線性變換關(guān)系，實際上，任何調(diào)制過程都是一種非線性的變換過程。在二進(jìn)制調(diào)制中，信號參量只有兩種可能取值；而在多進(jìn)制調(diào)制中，信號參量可能有 M（M2）中取值。但是，數(shù)字調(diào)制是源信號為離散型的正弦波調(diào)制，而模擬調(diào)制則是源信號為連續(xù)型的正弦波調(diào)制，因而，數(shù)字調(diào)制具有由數(shù)字信號帶來的一些特點。數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)送信號某一參數(shù)的離散取值（如正弦波的振幅、頻率、相位等）于所承載消息的數(shù)字信號（即離散符號）之間通常是一種一一對應(yīng)關(guān)系。常見的調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶等調(diào)制就是幅度調(diào)制的幾個典型實例。正弦波解調(diào)還可再分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)，此外還有一些變種如單邊帶信號解調(diào)、殘留邊帶信號解調(diào)等。載波調(diào)制后稱為已調(diào)信號，它含有調(diào)制信號的全部特征。在無線通信中和其他大多數(shù)場合，調(diào)制均指載波調(diào)制。數(shù)字處理的靈活性使得數(shù)字傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)字信息既可以來自計算機、電傳機等數(shù)據(jù)終端的各種數(shù)字代碼，也可以來自模擬信號經(jīng)過數(shù)字化處理后的脈沖編碼（PCM ）信號等。（4） 、易于集成，使通信設(shè)備微型化，重量輕。受信者模擬信息源解調(diào)器調(diào)制器 噪聲源信道信息源信源編碼加密信道編碼數(shù)字調(diào)制信道噪聲源數(shù)字解調(diào)信道譯碼解密信源譯碼受信者7（2） 、傳輸差錯可控。圖 模擬通信系統(tǒng)模型二、數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)（Digital Communication System,DCS）是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，如圖 所示。第一種變換是，在發(fā)送端把連續(xù)消息變換成原始電信號，在接收端進(jìn)行相反的變換，這種變換由信源和信宿來完成，通常稱為原始電信號為基帶信號，基帶的意思是指信號的頻譜從零頻附近開始。 （發(fā)送端） （接收端） 圖 通信系統(tǒng)的一般模型通信(Communication)傳輸?shù)南⑹嵌喾N多樣的，可以分成兩大類：一類稱為連續(xù)消息；另一類稱為離散消息。有時信號過于復(fù)雜，人工計算其調(diào)制和解調(diào)過程較難實現(xiàn)，對其結(jié)果的分析又缺乏可視化的直觀表現(xiàn)，影響了所得結(jié)果在實際生活中的應(yīng)用，美國MathWorks 公司開發(fā)的 MATLAB 解決了這一問題。而通信作為傳輸信息