基于qam調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真畢業(yè)設(shè)計-展示頁
2025-07-06 18:26本頁面
【正文】 AM解調(diào)噪聲源圖31 系統(tǒng)分析模型四 系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試 16QAM調(diào)制信號 信號源本程序中，信號源為8位二進制代碼[1 1 1 1 1 1 1 1]， sigexpand函數(shù)的作用是將代碼擴展為碼元寬度為1的雙極性波形，如下圖41所示： 圖41 二進制代碼及星座圖 串并轉(zhuǎn)換信號源通過串并變換，將原來的一路信源信號變成兩路信號，分別為上支路信號和下支路信號，獨立地進行調(diào)制和解調(diào)。信號振幅為r,相位為,則其包絡(luò)概率密度函數(shù)為（21）所示：P(r)= (r0) （21）相位概率密度函數(shù)為（22）所示：P()=1/2 （） （22），離散多徑衰落信道模型如下，可表示為式（23）所示： （23）其中復(fù)路徑衰落，服從瑞利分布；是多徑時延。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機到接收機不存在直射信號的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計模型。二 無線衰落信道的特征在陸地移動通信中，移動臺往往受到各種障礙物和其他移動體的影響，以致到達移動臺的信號是來自不同傳播路徑的信號之和。因此M進制QAM的誤碼率為（114）所示： ) （114） 可以注意到，當(dāng)k為偶數(shù)時，這個結(jié)果對M＝情形時精確的，而當(dāng)k為奇數(shù)時，就找不到等價的進制PAM系統(tǒng)。M進制QAM系統(tǒng)正確判決的概率表示為（112）所示： （112）其中（112）式中是進制PAM系統(tǒng)的誤碼率，該PAM系統(tǒng)具有等價QAM系統(tǒng)的每一個正交信號中的一半平均功率。對于M＝下的矩形信號星座圖（k為偶數(shù)），QAM信號星座圖與正交載波上的兩個PAM信號是等價的，這兩個信號中的每一個上都有個信號點。在這些條件下兩個相關(guān)器的輸出分別表示為式（17）和式（18）所示： （17） （18）其中nc和ns分別表示為式（19）和式（110）所示： （19） （110）噪聲分量是均值為0，方差為的互不相關(guān)的高斯隨機變量。使用圖13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行補償。圖12 QAM調(diào)制器框圖 QAM的解調(diào)和判決原理假設(shè)在信號傳輸中存在載波相位偏移和加性高斯噪聲。因此發(fā)送的QAM信號波形可表示為（12）式 （12）如果那么QAM方法就可以達到以符號速率同時發(fā)送個二進制數(shù)據(jù)。利用PAM分別調(diào)制兩個正交載波可得到矩形信號星座。發(fā)送信號波形如圖11所示： （11）圖11 M=16QAM信號星座圖 式（11）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振幅而獲得的。一 基本原理 QAM調(diào)制解調(diào)原理 QAM調(diào)制原理正交幅度調(diào)制（QAM）是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，尤其是多進制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好的選擇。但是在無線信道中存在著衰落現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的性能。這些人包括大學(xué)教授、倉庫管理員、護士、商店負(fù)責(zé)人、辦公室經(jīng)理和卡車司機。高效、可靠的數(shù)字傳輸系統(tǒng)對于數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的實現(xiàn)很重要，正交幅度調(diào)制QAM是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，尤其是多進制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好的選擇。另外，人們亦不能滿足通信單一的語音服務(wù)，希望能利用移動電話進行圖像等多媒體信息的通信。本次課題正是基于QAM調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真，首先介紹了QAM調(diào)制解調(diào)原理以及無線衰落信道特征，其次利用Matble分析工具分析16QAM已調(diào)信號的頻譜圖，最后分析衰落信道下的系統(tǒng)的誤碼率，并與高斯信道下的性能進行對比。******************* 實踐教學(xué)******************* 蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2013年秋季學(xué)期《通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練》 題 目：基于QAM調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真 專業(yè)班級： 通信工程（1）班 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 摘要近年來，信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。但無線信道中的衰落現(xiàn)象，嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的性能，所以了解和掌握衰落信道中無線通信系統(tǒng)的性能是重中之重。關(guān)鍵詞：正交振幅調(diào)制；Matble；調(diào)制解調(diào)；仿真36目錄摘要 1前言 3一 基本原理 4 4 4 5 6二 無線衰落信道的特征 8 8 8三 系統(tǒng)分析 10四 系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試 11 16QAM調(diào)制信號 11 信號源 11 串并轉(zhuǎn)換 11 24電平轉(zhuǎn)換 12 增加載波 13 調(diào)制信號形成 14 16QAM調(diào)制信號的噪聲疊加 15 16QAM解調(diào)模塊的建立與仿真 15 濾波器 16 抽樣判決和42電平轉(zhuǎn)換 16 并串轉(zhuǎn)換 17 無線衰落信道性能分析 18 16QAM抗噪聲性能仿真 18總結(jié) 20參考文獻 21附錄 22致謝 36前言隨著通信業(yè)迅速的發(fā)展，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的容量已經(jīng)越來越不能滿足當(dāng)前用戶的要求，而可用頻譜資源有限，業(yè)不能靠無限增加頻道數(shù)目來解決系統(tǒng)容量問題。但由于圖像通信比電話需要更大的信道容量。如今每一天大約有15萬人成為新的無線用戶，全球范圍內(nèi)的無線用戶數(shù)量目前已經(jīng)超過2億。他們使用無線通信技術(shù)的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。所以了解和掌握衰落信道中無線通信系統(tǒng)的性能成為一個關(guān)鍵問題。 正交幅度調(diào)制（QAM）信號采用了兩個正交載波，每一個載波都被一個獨立的信息比特序列所調(diào)制。例如一個16位正交幅度調(diào)制信號的星座圖如下圖所示，該星座是通過用M＝4PAM信號對每個正交載波進行振幅調(diào)制得到的。 QAM 可以看成是振幅調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合。圖12給出了QAM調(diào)制器的框圖。因此r(t)可以表示（13）式： （13）其中是載波相位偏移，且n(t)表示為（14）所示： （14）將接收信號與下述兩個相移函數(shù)式（15）和（16）進行相關(guān)運算 （15） （16） 如圖13所示，相關(guān)器的輸出抽樣后輸入判決器。圖13 QAM信號的解調(diào)和判決假設(shè)圖中所示的時鐘與接收信號同步，以使相關(guān)器的輸出在適當(dāng)?shù)臅r刻及時被抽樣。最佳判決器計算距離量度表示為（11
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