基于MATLAB高斯信道下的16QAM误码率分析的设计 通信系统课程设计报告

目录

引言………………………………………………………… 2

一、相关知识介绍………………………………………… 2

(1)QAM调制解调原理…………………………………………… 3

(2)QAM的解调和判决…………………………………………… 4

二、设计内容及要求……………………………………… 5

(1)设计内容……………………………………………........... 5

(2)技术要求………………………………………………....... 5

(3)设计步骤及要求…………………………………………...... 5

三、程序流程图及设计方案……………………….…..…. 5

(1)程序流程图……………………………………………....…. 5

(2)设计方案…………………………………………………… 5

四、仿真结果及分析…………………………………...…. 7

(1)信号接收图……………………………………...……….…. 8

(2)误码率曲线图……………………………………………….. 8

五、课程设计总结…………………………………………. 8

六、参考文献………………………………………………. 9

附录………………………………………………………… 10

引言

本次课程设的代码编写和仿真均基于Matlab仿真软件。Matlab是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是用两个调制信号对频率相同、相位正交的两个载波进行调幅，然后将已调信号加在一起进行传输或发射。在NTSC制和PAL制中形成色度信号时，用的就是正交调幅方式将两个色差信号调制到色度副载波上。QAM也可用于数字调制。数字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM等调制方式。其中，16QAM和32QAM广泛用于数字有线电视系统。下面以16QAM为例介绍其原理。，每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。发送信号波形如下图所示

式中{}和{}是电平集合，这些电平是通过将k比特序列映射为信号振幅而获得的。例如一个16位正交幅度调制信号的星座图如下图所示，该星座是通过用M＝4PAM信号对每个正交载波进行振

幅调制得到的。利用PAM分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座。

QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合。因此发送的QAM信号波形可表示为

如果那么QAM方法就可以达到以符号速率同时发送个二进制数据。下图给出了QAM调制器的框图。

(2)QAM的解调和判决

假设在信号传输中存在载波相位偏移和加性高斯噪声。因此r(t)可以表示为

其中是载波相位偏移，且

将接收信号与下述两个相移函数进行相关

如图2.2.1所示，相关器的输出抽样后输入判决器。使用下图中所示的锁相环估算接收信号的载波相位偏移，相移和对该相位偏移进行补偿。

假设图中所示的时钟与接收信号同步，以使相关器的输出在适当的时刻及时被抽样。在这些条件下两个相关器的输出分别为

其中

噪声分量是均值为0，方差为的互不相关的高斯随机变量。

最佳判决器计算距离量度

二、设计内容及要求

(1)设计内容

利用Matlab函数或者模块产生随机数据，经过16QAM数字调制，送入高斯白噪声信道；在接收端使用16QAM解调数据后，与信源数据进行误码率统计；分析误码率与信噪比的关系。

(2)技术要求

信源为二进制随机数据；

高斯白噪声中设置信噪比范围：-5～10dB；

得到误码率和信噪比的性能曲线图(本设计用Eb/N0取代信噪比)。

(3)设计步骤及要求

①拟定程序设计流程图，编写各部分代码，并用matlab仿真；

②检验设计是否合理；

③拟写设计报告。

三、程序流程图及设计方案

(1)程序流程图

(2)设计方案

1、产生二进制随机数据源

在MATLAB中表示信号的常规格式是向量或者矩阵。本示例中利用randint函数来产生一个表示二进制数据序列连续值的列向量。其中二进制数据序列的长度(即为列向量中的行数)设置为30,000。

%% 定义参数

M = 16;

k = log2(M);

%% 产生信源

x = randint(30000,1);

2、16QAM调制

modem.qammod函数实现M-QAM调制，本示例中M为16。由于该函数默认的输入是十进制数据，而产生的信源为二进制，故须修改默认函数参数为输入数据类型是二进制。

%% 调制，设置输入为二进制数据

y = modulate(modem.qammod('M',16,'InputType','Bit'