QAM调制解调的仿真实现报告-.docx
、设计任务任务：使用MATLAB软件，实现对QAM系统调制与解调过程的仿真，并分析系统的可靠性。二、实验内容（1）对原始信号分别进行4QAM和16QAM调制，画出星座图；（2）采用高斯信道传输信号，画出信噪比为13dB时，4QAM和16QAM的接收信号星座图；（3）画出两种调制方式的眼图；（4）解调接收信号，分别绘制4QAM和16QAM的误码率曲线图，并与理论值进行对比；（5）提交详细的设计报告和实验报告。设计原理QAM调制原理:QAM调制是把2ASK和2PSK两种调制技术结合起来的一种调制技术，使得带宽得到双倍扩展。QAM调制技术用两路独立的基带信号对频率相同、相位正交的两个载波进行抑制载波双边带调幅，并将已调信号加在一起进行传输。nQAM代表n个状态的正交调幅，一般有二进制（4QAM）、四进制（16QAM）、八进制（64QAM）。我们要得到多进制的QAM信号，需将二进制信号转换为m电平的多进制信号，然后进行正交调制，最后相加输出。正交调制及相干解调原理框图如下：相干解洞而理框困QAM调制说明：MQAM可以用正交调制的方法产生，本仿真中分别取M=16和4o M=16时，进行的是幅度和相位相结合的16个信号点的调制。M=4时，进行的是幅度和相位相结合的4个信号点的调制。为了观察信道噪声对该调制方式的影响，我们在已调信号中又加入了不同强度的高斯白噪声，并统计其译码误码率。为了简化程序和得到可靠的误码率，我们在解调时并未从已调信号中恢复载波，而是直接产生与调制时一模一样的载波来进行信号解调。(1)我们整个代码编写为MQAM格式，在刚开始时，会询问选择4QAM还16QAM,然后开始运行。(2)首先生成一个随机且长度为n*k的二进制比特流。(3)在MATLAB中16QAM调制器要求输入的信号为0M-1这1M个值，所以需要用函数reshape和bi2de将二进制的比特流转换为对应的十进制这M个值。(4)利用MATLAB中的qammod函数生成MQAM调制器，对信号进行调制并用scatterplot函数画出信号的星座图。(5)通过awgn信道在MQAM信号中加入信噪比为13dB的高斯白噪声，用scatterplot函数画出MQAM的接收信号星座图。(6)利用MATLAB中的eyediagram函数生成经过MQAM调制的眼图。(7)利用MATLAB中的qamdemod函数生成解调器对MQAM信号的解调，用stem函数画出基带二进制随机序列和解调后的二进制随机序列。(8)将得到比特流信息和原始发送的比特流信息进行比较来计算误码率。五、实验结果及分析(1) 4QAM和16QAM调制星座图: 12 3 5-5Scatter plot01-110In-Phase图1 4QAM调制的星座图图1是信号经过4QAM调制后的星座图，图中有4个星座点。分别为00、10、01、HoScatter plot00000100-100011000001-01011001>11010010-01101010-1110-2-3-4-001101111011-11110In-Phase图2 16QAM调制的星座图图2是信号经过16QAM调制后的星座图，图中有16个星座点。分别为0000、0100、 1000、 1100、 0001、 0101、 1001、 1101、 0010、 0110、 1010、 1110、 0011、oiik ion、inio(2)采用高斯信道传输信号，信噪比为13dB时，4QAM和16QAM的接收信号星座图如图：接收俏号星.座图。餐声转收信号*1、：；以声信号-2-3-4-50In-Phase图3 4QAM调制通过信道后的星座图图3是4QAM调制通过信道后的星座图，经过信噪比为13dB的加性高斯白噪声信道后，加入了 13dB噪声后，落点围绕理想值成云状分布。收伯：图54321O-1-2-3Y4BJaalpeno图4 16QAM调制通过信道后的星座图图4是16QAM调制通过信道后的星座图，经过信噪比为l3dB的加性高斯白噪声信道后，加入了随机噪声后，落点围绕理想值成云状分布。Eye Diagram for In-Phase Signal10-1Eye Diagram for Quadrature Signal-20.5opmHuw245li me1010.50Time图5 4QAM星座图图5是信号经过4QAM调制后的同相部分和正交部分的眼图。“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱，图中“眼睛”张的较大，且眼图越端正，表示码间串扰较小。由于存在噪声，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊。rye Diagram for In-Phase SignalTimepn三dLU4Time PE-du<图6 16QAM星座图图6是信号经过16QAM调制后的同相部分和正交部分的眼图。“眼睛,，张开的大小反映着码间串扰的强弱，图中“眼睛”张的较大，但比4QAM的小，表示码间串扰比4QAM调制更严重。因为存在噪声，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊。八误码率比较实际娱科单理论设仍中1015SNR/dB1O-10图7 4QAM的误码率曲线图误码率比较I。"。10-3010°10 50实际试码率理论误码率o To实际误码率曲线只有比理论误码率少一截的原因是，求出的实际误码率不如(4)解调接收信号，4QAM和16QAM的误码率曲线如图：10出1O-6010双）10必10.1015SNR/dB图8 16QAM的误码率曲线图图7显示4QAM实际误码率曲线与理论误码率曲线几乎完美吻合，图8显示16QAM实际误码率曲线与理论误码率曲线基本一致。总体来说，实际误码率曲线能与理论误码率曲线较好地吻合。六、实验总结通过本次QAM仿真实验，进一步了解了 QAM调制与解调原理，熟悉了用mat lab仿真，成功观测了在无噪和有噪情况下分别经过4QAM和16QAM调制下的星座图、眼图和误码率曲线，完成了试验任务。此外，我们认识到QAM 一种将2ASK和2PSK汇合到一个信道的方法，它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。clear;clc;close all;% 星座图 & 眼图 %M = input ('几点 QAM?请输入数字')；% 如 M=4、M=16k=log2 (M);%bitsPerSym = log2 (M);n=10000;%一个倍数X = randi (0 1, n*k, 1) ;%生成随机二进制比特流，序列长度为k倍数x4=reshape (x, k, length (x) /k);xsyin=bi2de (x4， left-msb') ; %将矩阵转化为相应的二进制数M进制数y = qammod (x, M,' bin',' InputType',' bit') ; %QAM 调制yn = awgn(y, 13);scatterplot (y) ;%画出16QAM信号的星座图text(real(y)+0. 1, imag(y), dec2bin(xsym) ;%在横 real(y)+l,纵 imag(y)坐标处按列标注M 进制xsym 转二进制的数axis (-5 5-55);hold onh = scatterplot (yn, 1, 0, ? b. ?) ;%经过信道后接收到的含白噪声的信号星座图hold on;scatterplot (y, 1, 0,' r*' , h) ;%加入不含白噪声的信号星座图title('接收信号星座图')；legend C含噪声接收信号，不含噪声信号')；axis(-5 5-55);hold on;eyediagram (yn, 2) ;%眼图yd = qamdemod (y, M,' bin' ,' OutputType',' bit') ; %QAM 解调%figuresubplot (2, 1, 1);%画出相应的二进制比特流信号前五十位stem(x (1:50)filled');titleC基带二进制随机序列')；xlabel ('比特序列');ylabel ('信号幅度');subplot (2, 1, 2);stem(yd(l:50) ;%画出相应的M进制信号序列title ('解调后的二进制序列')；xlabel ('比特序列');ylabel C信号幅度')；SNR_in_dB=0:l:24; %AWGN 信道信噪比；for j=l:length(SNR_in_dB)numoferr=0;y_add_noise = awgn(y, SNR_in_dB(j) ;%加入不同强度的高斯白噪声；y_output = qamdemod (y_add_noise, M,' bin',' OutputType',' bit') ; %对己调信号进行解调for i=l:length(x)if (y_output(i)=x (i)numoferr=numoferr+l;endendPe(j) = numoferr/length(x) ; %t通过错误码元数与总码元数之比求误码率，不同j是不同信噪比下的误码率end% 理论误差值%SNR_in_dBl=0:l:24;berQ = berawgn(SNR_in_dBl, qam' , M);% 合并画误码率曲线图 %figure ();semi logy(SNR in dB, Pe, ' red*，);hold on;semi logy(SNR_in_dBl, berQ);titleC误码窣比较);legend C实际误码率，'理论误码率');hold on;grid on;xlim(0 15);xlabel (' SNR/dB');ylabel (' Pel');disp (Pe);disp (berQ);
