基于Simulink的16QAM调制解调模型及性能分析
上图中第一行为输入信号，第二三行分别为经串并转换后的两行信号，最后为输出4电平信号分别为-3、-1、1和3。观察各行波形可以得出：
输入：0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 并行1： 0 0 0 1 0 0 1 1 1 并行2： 0 1 0 0 1 1 0 1 0 输出： -3 -1 -3 1 -1 -1 1 3 1
比较各行波形可以发以把输入的二进制序列转换为四个档次的输出信号，这样模块就能很好的实现了2/4电平的转换。需要注意的是这里4电平信号的码元传输速率已降为Rb/4即4.8Kbps。 4.1.4 正余弦信号发生器
调制阶段还需要包括正余弦信号发生器，设载波频率为76.8KHZ，因为系统需要两个相位相差pi/2的正余弦信号，所以两载波信号发生器的参数设置如下所示：
coswct：Amlitude: 1 sinwct：Amlitude:1 Bias: 0 Bias: 0 Frequency（rad/sec）:76800 Frequency(rad/sec)：76800 Phase(rad): pi/2 Phase(rad): 0 Sample time：1/768000 Sample time：1/768000 在上面的参数设置中，我们对Sample time这一参数设为1/768000，可以看出它是频率倒数的1/10，因此我们用信号发生器所产生的是离散的正余弦信号，并不是模拟信号。
4.1.5 离散时间信号发散图示波器 我们设计了一个子系统如图4.1.5.1所示：
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图4.1.5.1 离散时间信号发散图示波器
在基带信号调制之前可以用上面设计的离散时间信号发散图示波器观察调制信号的特性和信道对调制信号的干扰特性。星座图观测模块只有一个输入端口，输入信号必须为复信号。上面设计中先将两路正交的信号和成一个复信号后，经离散采样输入到了信号发散图示波器，这样就可以得到原始信号的星座图了。 4.1.6 调制系统的实现
将以上各模块、子系统按原理图进行连接，并对各模块参数进行相应的设定，便可实现其调制功能。进行仿真得到的调制输出波形和星座图分别如图4.1.6.1和图4.1.6.2所示。
图4.1.6.1 16QAM调制波形
上图中一三行为并行输出的两路四电平信号，二四行为一三行分别与正交载波相乘后所得的两路信号。第五行为它们的和信号，也即为最终调制信号。
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图4.1.6.2 16QAM的星座图
由上面的星座图可以观测到在调制端，信号的星座图完全符合理论上的星
座图，规则地分布在16个位置。
4.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真
16QAM解调原理框图本章开始介绍所示，对16QAM信号的解调即是调制的逆方向。解调器实现的核心在于4/2电平判决模块及并串转换模块。在本文设计中未对调制信号进行载波回复，解调需要的同频同相波是直接由调制模块中的载波提供的。 4.2.1 相干解调
系统先前所得的16QAM调制信号通过高斯白噪声信道以后便可以解调了。本文所采用的解调器原理为相干解调法，即已调信号与载波相乘，送入到低通滤波器，其对应原理图中信号输入并与载波相乘后通过LPF的部分，输出送入到判决器判决。解调部分中Sine Wave1产生的波是余弦波，下支路波形发生器产生正弦波。它们的参数设置如下：
coswct:Amlitude: 1 sinwct：Amlitude:1 Bias: 0 Bias: 0
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Frequency（rad/sec）:76800 Frequency(rad/sec)：76800 Phase(rad): pi/2 Phase(rad): 0
Sample time：1/768000 Sample time：1/768000 滤除高频信号时，低通滤波器的设计很重要，在Simulink中提供了一些滤波器，可以加以利用，但它的参数设定对后续判决产生误差有很大关系，所以要对该滤波器的参数设定要慎重,可以通过观察调节滤波器的参数后输出信号的波形来判断参数设置是否合适。在解调部分中涉及的滤波器均选择贝塞尔低通滤波器。这里对贝塞尔低通滤波器的参数设定如下，而输出波形如图4.2.1.1所示。 Desige method : Bessel Filter type : Lowpass Filter order: 8 Pass edge frequency (rad/s) : 153600
Filter order参数代表滤波器设置阶数即滤波器实现阶数，滤波器截止频率是载波的2倍即153.6KHz。
图4.2.1.1 解调信号通过滤波器前后波形
上图中，一行为调制波与载波相乘的结果，二行是经过低通滤波器后所得的波形。三行是调制波与相移90o的载波相乘的结果，四行是经过低通滤波器后得到的波形。当调制信号通过高斯信道后可以看出有较大的噪声，在通过贝塞尔低通滤波器滤除高频噪声后波形明显变得更为光滑稳定。
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4.2.2 4/2电平判决
由于前面采用的是模拟低通滤波器，所以在4/2电平判决之前得到的是一个模拟的4电平信号。之后要想得到2电平的数字信号，需经一系列的抽样、量化和编码。在这里设计一个4/2电平判决器，如下图所示：
图4.2.2.1 4/2电平转换模块
上图中，因为调制信号和载波相乘解调滤除高频信号后得到的信号在幅度上是原来信号的1/2，因此对模拟信号做了常数为2的增益。让其通过了一个量化编码器，再通过离散采样以后便得到了标准的4电平数字信号。然后信号被分为两路，分别进行量化编码后得到了两路二进制信号，最后经串并转换得到了最终结果。
假设上述模块输入为x，输出分别为为y、z1、z2，则它完成的功能是：
??3;x??2?0;y??3?0;y??3??1;?2?x?0?0;y??1?1;y??1???y??z1??z2???1;0?x?2?1;y?1?0;y?1???3;x?21;y?3???1;y?3
所以量化编码器2、3、4的参数设置如下所示：
2 Quantization partition: [-2.0 0 2.0] Quantization codebook: [-3 -1 1 3] 3 Quantization partition: [-2.0 0 2.0] Quantization codebook: [0 0 1 1]
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