正交幅度调制信号(QAM)调制解调系统的性能分析

*****************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期«通信系统仿真训练»课程设计题目：正交幅度调制信号（QAM）调制解调系统的性能分析专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：1摘要本课设是对QAM通信系统的研究，通过系统实验对正交幅度调制解调的过程、原理及性能进行了论证、分析，利用通信系统仿真软件MATLAB对16QAM数字调制与解调过程进行了仿真，并给出了16QAM在加性高斯白噪声条件下的误码率。实验及仿真的结果证明，多进制正交幅度调制解调易于实现，且性能良好，是未来通信技术的主要研究方向之一，并有广阔的应用前景。关键词：QAM;调制与解调;MATLAB2目录前言.................................................................................................................................................................3第一章绪论...................................................................................................................................................41.1QAM简介.........................................................................................................................................41.2QPSK系统的应用背景简介............................................................................................................41.3MATLAB7.0.....................................................................................................................................5第二章正交幅度调制解调原理...................................................................................................................62.1正交幅度调制技术..........................................................................................................................62.216QAM调制解调原理.....................................................................................................................72.3QAM的误码率性能.........................................................................................................................10第三章正交幅度调制信号（QAM）调制解调分析与仿真....................................................................113.1对系统进行分析与设计..............................................................................................................113.2产生随机信号.................................................................................................................................123.2.1产生随机二进制数据序列..................................................................................................123.2.2准备调制.............................................................................................................................123.316QAM调制..................................................................................................................................133.4加入高斯白噪声.............................................................................................................................143.5眼图绘制........................................................................................................................................153.6QAM性能分析............................................................................................................................163.6.116QAM抗噪声性能仿真....................................................................................................163.6.216QAM信号QPSK信号的性能比较................................................................................17总结...............................................................................................................................................................20参考文献.......................................................................................................................................................21附录：源程序...............................................................................................................................................22致谢...............................................................................................................................................................253前言目前，国际上的数字电视有限广播标准基本上采用正交幅度调制（QAM）方案。QAM调制技术结合了幅度调制和相位调制的优点，调制过程为发送端发送数据进行串并变换，分成速率为原信号的一半，分别与一对正交调制分量相乘，然后求和输出，与传统调制技术——ASK，FSK，PSK等相比，QAM调制具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。正交幅度调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛使用。由于信道资源越来越紧张，许多数据传输场合二进制数字调制已无法满足需要。为了在有限信道带宽中高速率地传输数据，可以采用多进制(M进制，M2)调制方式，MPSK则是经常使用的调制方式，由于MPSK的信号点分布在圆周上，没有最充分地利用信号平面，随着M值的增大，信号最小距离急剧减小，影响了信号的抗干扰能力。MQAM称为多进制正交幅度调制，它是一种信号幅度与相位结合的数字调制方式，信号点不是限制在圆周上，而是均匀地分布在信号平面上，是一种最小信号距离最大化原则的典型运用，从而使得在同样M值和信号功率条件下，具有比MPSK更高的抗干扰能力。4第一章绪论1.1QAM简介在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。QAM数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。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[1]。作为国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式之一，正交振幅调制（QAM）在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一，随着微蜂窝（Microcell）和微微蜂窝（Picocell）系统的出现，使得信道的传输特性发生了很大变化，接收机和发射机之间通常具有很强的支达分量，以往在蜂窝系统中不能应用的但频谱利用率很高的WAM已引起人们的重视，许多学者已对16QAM及其它变型的QAM在PCN中的应用进行了广泛深入地研究。1.2QPSK系统的应用背景简介QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信