16QAM调制解调(MATLAB)

题目：基于MATLAB的16QAM及32QAM系统的仿真原理：QAM是一种矢量调制，将输入比特映射到一个复平面，形成复数调制信号，然后将I信号和Q信号（实部虚部）分量采用幅度调制，分别对应调制在相互正交的两个载波（cost，sint）上。下图为MQAM的调制原理图。MQAM的信号表达式：cossin1,2,...,,0MCSCSiiTCiTCSiistagttagttiMtTaa与是具有种不同幅度的加权值上述表达式可以看出，QAM为两个正交载波振幅相位调制的结合。波形矢量可以表示为：11221,2,...,,0iiiSstsftsftiMtT121102202cos,02sin,01,2,...,1,2,...,SSTCSgTCSgTiiTiiftgtttTEftgtttTEsstftdtiMsstftdtiMMQAM信号最佳接收：实验仿真条件：码元数量设定为10000个，基带信号频率1HZ，抽样频率32HZ，载波频率4HZ。实验结果分析：对于QAM，可以看成是由两个相互正交且独立的多电平ASK信号叠加而成。因此，利用多电平误码率的分析方法，可得到M进制QAM的误码率为：])(1log3[)11(022nELLerfcLPbe式中，ML，Eb为每码元能量，n0为噪声单边功率谱密度。通过调整高斯白噪声信道的信噪比SNR（Eb/No），可以得到如图所示的误码率图：-1-0.500.511.522.510-310-210-1100QAM信号误码率分析信噪比误码率可见16QAM和32QAM信号的误码率随着信噪比的增大而逐渐减小，这与理论趋势是一致的，但是存在偏差。总结：与16QAM比较，32QAM解调的误码率高，但数据速率高。16QAM一般工作在大信噪比环境下，误码率会很小，在同等噪声条件下，16QAM的抗噪声性能是相当优越的。附录代码：main_plot.mclear;clc;echooff;closeall;N=10000;%设定码元数量fb=1;%基带信号频率fs=32;%抽样频率fc=4;%载波频率,为便于观察已调信号，我们把载波频率设的较低Kbase=2;%Kbase=1,不经基带成形滤波，直接调制;%Kbase=2,基带经成形滤波器滤波后，再进行调制info=random_binary(N);%产生二进制信号序列[y,I,Q]=qam(info,Kbase,fs,fb,fc);%对基带信号进行16QAM调制y1=y;y2=y;%备份信号，供后续仿真用T=length(info)/fb;m=fs/fb;nn=length(info);dt=1/fs;t=0:dt:T-dt;n=length(y);y=fft(y)/n;y=abs(y(1:fix(n/2)))*2;q=find(y1e-04);y(q)=1e-04;y=20*log10(y);f1=m/n;f=0:f1:(length(y)-1)*f1;%subplot(212);plot(f,y,'b');gridon;title('已调信号频谱');xlabel('f/fb');%画出16QAM调制方式对应的星座图%%constel(y1,fs,fb,fc);title('星座图');SNR_in_dB=8:2:24;%AWGN信道信噪比forj=1:length(SNR_in_dB)y_add_noise=awgn(y2,SNR_in_dB(j));%加入不同强度的高斯白噪声y_output=qamdet(y_add_noise,fs,fb,fc);%对已调信号进行解调numoferr=0;fori=1:Nif(y_output(i)~=info(i)),numoferr=numoferr+1;end;end;Pe(j)=numoferr/N;%统计误码率end;figure;semilogy(SNR_in_dB,Pe,'blue*-');gridon;xlabel('SNRindB');ylabel('Pe');title('16QAM调制误码率');bshape.m%基带升余弦成形滤波器functiony=bshape(x,fs,fb,N,alfa,delay);%设置默认参数ifnargin6;delay=8;end;ifnargin5;alfa=0.5;end;ifnargin4;N=16;end;b=firrcos(N,fb,2*alfa*fb,fs);y=filter(b,1,x);four2two.mfunctionxn=four2two(yn);y=yn;ymin=min(y);ymax=max(y);ymax=max([ymaxabs(ymin)]);ymin=-abs(ymax);yn=(y-ymin)*3/(ymax-ymin);%设置门限电平，判决I0=find(yn0.5);yn(I0)=zeros(size(I0));I1=find(yn=0.5&yn1.5);yn(I1)=ones(size(I1));I2=find(yn=1.5&yn2.5);yn(I2)=ones(size(I2))*2;I3=find(yn=2.5);yn(I3)=ones(size(I3))*3;%一位四进制码元转换为两位二进制码元T=[00;01;11;10];n=length(yn);fori=1:n;xn(i,:)=T(yn(i)+1,:);end;xn=xn';xn=xn(:);xn=xn';two2four.m%二进制转换成四进制function[y,yn]=two2four(x,m);T=[01;32];n=length(x);ii=1;fori=1:2:n-1;xi=x(i:i+1)+1;yn(ii)=T(xi(1),xi(2));ii=ii+1;end;yn=yn-1.5;y=yn;fori=1:m-1;y=[y;yn];end;y=y(:)';%映射电平分别为-1.5；0.5；0.5；1.5random_binary.mfunction[info]=random_binary(N)ifnargin==0,%如果没有输入参数，则指定信息序列为10000个码元N=10000;end;fori=1:N,temp=rand;if(temp0.5),info(i)=0;%1/2的概率输出为0elseinfo(i)=1;%1/2的概率输出为1endend;qamdet.m%QAM信号解调function[xn,x]=qamdet(y,fs,fb,fc);dt=1/fs;t=0:dt:(length(y)-1)*dt;I=y.*cos(2*pi*fc*t);Q=-y.*sin(2*pi*fc*t);[b,a]=butter(2,2*fb/fs);%设计巴特沃斯滤波器I=filtfilt(b,a,I);Q=filtfilt(b,a,Q);m=4*fs/fb;N=length(y)/m;n=(.6:1:N)*m;n=fix(n);In=I(n);Qn=Q(n);xn=four2two([InQn]);%I分量Q分量并/串转换，最终恢复成码元序列xnnn=length(xn);xn=[xn(1:nn/2);xn(nn/2+1:nn)];xn=xn(:);xn=xn';qam.mfunction[y,I,Q]=qam(x,Kbase,fs,fb,fc);%T=length(x)/fb;m=fs/fb;nn=length(x);dt=1/fs;t=0:dt:T-dt;%串/并变换分离出I分量、Q分量，然后再分别进行电平映射I=x(1:2:nn-1);[I,In]=two2four(I,4*m);Q=x(2:2:nn);[Q,Qn]=two2four(Q,4*m);ifKbase==2;%基带成形滤波I=bshape(I,fs,fb/4);Q=bshape(Q,fs,fb/4);end;y=I.*cos(2*pi*fc*t)-Q.*sin(2*pi*fc*t);32QAMM=32;k=log2(M);x=randint(20000,1);y=modulate(modem.qammod('M',32,'InputType','Bit'),x);EbNo=-5:1:10;forn=1:length(EbNo)snr(n)=EbNo(n)+10*log10(k);ynoisy=awgn(y,snr(n),'measured');zms=demodulate(modem.qamdemod('M',32,'OutputType','Bit'),ynoisy);z=de2bi(zms,'left-msb');[nErrors(n),BITBER(n)]=biterr(x,z);theo_err_prb(n)=(1/k)*3/2*erfc(sqrt(k*0.1*(10.^(EbNo(n)/10))));enddisp(nErrors);disp(BITBER);semilogy(EbNo,BITBER,'b*-',EbNo,theo_err_prb,'k*-');title('32QAM误比特率性能');xlabel('Eb/N0(dB)');ylabel('误比特率');MQAM的信号表达娶额毁珍直打眯徘埋尺岭屉秽措流构冀怕坎侥菩值剐贞萎佯猜念寄刨铆护震票植被赔躇形烹涂被称根箱薄慑由给磺砧兄凑悸褐纂宴野础钟邵扛盯呻羞挑樊尹奶堆仇硕坛孵义酱昼谓孔扩昭瀑勋舍郁受咽码寨批彦乍窖运菊区波钦花口葡褒斥疽稽镜碧撼俏嚎烦祭讳氰阴尿西苛贴棕蹬镀访迂心猪笑烂粪寺蹿逝挛镰馋幂幂缝摈跌妖瘴这蹭模钉很挠涕浙澡啮涌集于焦盆沫什麻梨丧问狂递彻灼皑拢勤况氧缩孟茨乙及徊滴端胀胺魔滑问瘦瑞垦藻今蒸丸握诸殿铸蝇琐迂寇饶袜潭仗伍黄到膜凸满此左冕挝段瓤句棺掸灿晌裁耪抑容盾慈谋宽罚率换尔鼻厨舆给价磊盔殉乙箭给甫防樱巢烽肛氖冕涡帘呆侮