MATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明

姓名：NikeyMATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明一、正交调制及相干解调原理框图串并转换基带信号x电平映射电平映射成形滤波成形滤波XX载波发生器90度相移coswt-sinwt+已调信号yQnIn正交调制原理框图EPF恢复信号x时钟恢复LPF并串转换抽样判决XX载波恢复90度相移coswt-sinwt已调信号yQnInLPF抽样判决相干解调原理框图二、MQAM调制介绍及本仿真程序的几点说明MQAM可以用正交调制的方法产生，本仿真中取M=16，即幅度和相位相结合的16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。三、仿真结果图附源程序代码：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;subplot(211);%便于观察，这里显示的已调信号及其频谱均为无噪声干扰的理想情况%由于测试信号码元数量为10000个，在这里我们只显示其总数的1/10plot(t(1:1000),y(1:1000),t(1:1000),I(1:1000),t(1:1000),Q(1:1000),[035],[00],'b:');title('已调信号(In:red,Qn:green)');%傅里叶变换，求出已调信号的频谱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(223);plot(f,y,'r');gridon;title('已调信号频谱');xlabel('f/fb');%画出16QAM调制方式对应的星座图subplot(224);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,'red*-');gridon;xlabel('SNRindB');ylabel('Pe');title('16QAM调制在不同信道噪声强度下的误码率');random_binary.m%产生二进制信源随机序列function[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;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);%调制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';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);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；1.5four2two.m%四进制转换成二进制functionxn=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';constel.m%画出星座图functionc=constel(x,fs,fb,fc);N=length(x);m=2*fs/fb;n=fs/fc;i1=m-n;i=1;ph0=(i1-1)*2*pi/n;whilei=N/m;xi=x(i1:i1+n-1);y=2*fft(xi)/n;c(i)=y(2);i=i+1;i1=i1+m;end;%如果无输出，则作图ifnargout1;cmax=max(abs(c));ph=(0:5:360)*pi/180;plot(1.414*cos(ph),1.414*sin(ph),'c');holdon;fori=1:length(c);ph=ph0-angle(c(i));a=abs(c(i))/cmax*1.414;plot(a*cos(ph),a*sin(ph),'r*');end;plot([-1.51.5],[00],'k:',[00],[-1.51.5],'k:');holdoff;axisequal;axis([-1.51.5-1.51.5]);end;