华东交通大学毕业设计
基于Simulink的16QAM调制解调及性能分析
摘要
随着无线通信频带日趋紧张，研究和设计自适应信道调制技术体制是建立
宽带移动通信网络的关键技术之一。正交振幅调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术,因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起了人们的重视。
本文首先简单简绍了QAM调制解调系统和MATLAB7.0/Simulink的工作原理。然后利用Simulink对16QAM调制系统进行仿真,不但得到了信号在加噪前后的星座图、眼图，而且在信噪比变化条件下,得到了16QAM系统的误码率。最后，在简单做了一个2DPSK系统仿真之后，将它与16QAM系统进行了比较，并得出了16QAM是一种相对优越的调制解调系统这一结论。
关键词：QAM SIMULINK; 仿真 ;2DPSK; 误码率
I
基于Simulink的16QAM调制解调模型及性能分析
ABSTRACT
The research and design of adaptable channel modulation system is one of the key techniques in building a broadband mobile communication network with increasing shortage of wireless communication frequency-band. Because quadrature amplitude modulation (QAM) is efficient in power and bandwidth, it has been used widely in field of large-capacity digital microwave communication systems, high-speed data transmission cable television network and satellite communications.In mobile communications, with the appearance of micro-and pico-cell,channel transmission characteristics have made great changes. The quadrature amplitude modulation which can not be applied to the traditional cellular systems in the past has also attracted much attention.
This article briefly introduce how QAM modulation and demodulation system and MATLAB7.9/Simulink4.0 works. After a simulation of the 16QAM modulation system, we not only get the the signal constellation before and after adding noise, eye pattern, but also the BER with the changing conditions in the SNR. Finally, after a simple simulation of 2DPSK system,we made a comparition with the 16QAM system and get a conclusion that 16QAM is a relatively superior modulation and demodulation system.
Keywords: QAM ; Simulink ; Simulation ; 2DPSK ; BER
II
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目录
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绪论 .................................................................................... 1 1.1 ＱＡＭ简介 ........................................ 1 1.2 SIMULINK .......................................... 2 1.3 SIMULINK与通信仿真 ................................ 2 2
正交振幅调制 ...................................................................... 3 2.1 二进制解调 ........................................ 3 2.2 多进制解调 ........................................ 4 2.3 MQAM的原理........................................ 5 2.4 QAM的调制解调原理 ................................. 8 3 SIMULINK ................................................................................ 10
3.1 SMULINK简介 ...................................... 10 3.2 Simulink基本模块库介绍 ........................... 10
3.2.1 Simulink的启动 ............................. 10 3.2.2 Simulink的基本模块库介绍 ................... 11 3.2.3 Simulink简单模型的建立 ..................... 13 3.2.4 Simulink 的Communications Blockset ......... 14
4 16QAM调制解调系统实现与仿真 .............................................. 15
4.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 ................... 18
4.1.1 信号源 ..................................... 18
III
基于Simulink的16QAM调制解调模型及性能分析
4.1.2 串并转换模块 ............................... 18 4.1.3 2/4电平转换模块 ............................ 20 4.1.4 正余弦信号发生器 ........................... 22 4.1.5 离散时间信号发散图示波器 ................... 22 4.1.6 调制系统的实现 ............................. 23 4.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 .........................................24
4.2.1 相干解调 ................................... 24 4.2.2 4/2电平判决 ................................ 26 4.2.3 并串转换 ................................... 28 4.2.4 其它模块 ................................... 28
5 16QAM抗噪声性能研究 ............................................................ 30
5.1 16QAM抗噪声性能仿真 .............................. 31 5.2 16QAM与2DPSK系统抗噪声性能比较 .................. 32 总结 ............................................................................................. 35 谢辞 ............................................................................................. 36 参考文献 ...................................................................................... 37
IV
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1 绪论
1.1 ＱＡＭ简介
在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。数字通信系统分为基带传输系统和载波传输系统，为了适应某种需要（如无限信道传输及多路信号复用等），大部分通信系统采用载波传输。数字信号对载波的振幅调制称为振幅键控，记为ASK(Amplitude-Shift Keying);对载波的频率调制称为频移键控，记为FSK（Frequency-Shift Keying）;对载波的相位调制称为相移键控，记为PSK（Phase-Shift Keying）。调制信号是二进制数字信号时的调制称为二进制数字调制，二进制数字调制系统中，载波的振幅、频率、相位只有两种变化状态，这时的正交振幅调制、频率调制及相位调制分别为2ASK、2FSK、及2PSK。为了提高通信系统传输信息的有效性（信息传输速率或系统的频带利用率）和可靠性（抗噪声性能），常采用多进制数字调制及改进型数字调制技术?1?。
通常把状态数大于2的数字信号称为多进制信号。多进制数字调制，即用多进制信号去调制载波，例如用M进制的信号去键控载波而得到的M进制已调信号。一般取M=2k（k为正整数），这样一个多进制码元所传输的信息量为
log2M?kbit，是二进制码元的k倍。因此，在相同的传输速率条件下，多进
制传输系统与二进制系统相比，可以使传输频带压缩k倍，从而提高通信系统的有效性。但是，在同样的信号幅度下，多进制传输系统中信号状态之间判决电平的间隔（即信号间的最小距离）减小了，因此在同样大小的噪声干扰下，多进制传输系统的误码率会增加?2?。在多进制调制中，随着M的增大系统的可靠性明显下降。在此基础上又提出改进型数字调制系统，QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是是一种频谱利用率很高的改进型数字调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发
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