基于MATLAB的M-QAM数字基带通信系统仿真报告.doc

基于MATLAB的M-QAM数字基带通信系统仿真报告学院：电光学院专业：姓名：学号：题目要求：PleaseuseMatlabprogrammingtoimplementsomedigitalbasebandcommunicationsystemsandplottheBEF(biterrorprobability)versusEb/N0(from-5dBto20dB)curvesfor4QAM16QAM(oneperson)一、设计目的和意义随着现代通信技术的发展特别是移动通信技术高速发展频带利用率问题越来越被人们关注。在频谱资源非常有限的今天传统通信系统的容量已经不能满足当前用户的要求。正交幅度调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。从信号平面自用率方面看单独使用幅度或相位携带信息时不能最充分地利用信号平面。而M-QAM调制则正是解决这一问题的一种调制方式采用幅度相位相结合的调制方式可以使同样大的信息平面内有更多的信息点。从抗干扰方面看在星座图上采用M-QAM调制的信息的各点的距离要大于采用其它调制的。由星座图上点的特性可知距离越大抗干扰能力越强所以在抗干扰能力方面QAM调制也优于其它几种调制方式。由上可知在现代数字通信系统中幅度与相位相结合的多进制调制有着重要的意义并且运用也日益广泛。MATLAB是一种编程语言和可视化工具它能对数据以图形的方式显示出来使数据间的关系明了MATLAB所包含的应用工具箱的功能非常丰富提供SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包支持线性和非线性系统能够在连续时间域、离散时间域或者两者的混合时间域里进行建模其中通信系统工具箱中包含了对通信系统进行分析和仿真所需的信源编码、纠错编码、信道、调制解调以及其他所用的库函数和模块。文中利用MATLAB对数字基带传输系统进行了建模和仿真并对结果进行了分析结果表明所建立的仿真系统达到了较高的精度。二、QAM简介正交振幅调制（QAM）是一种矢量调制它是将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上形成复数调制符号。正交调幅信号有两个相同频率的载波但是相位相差90度（四分之一周期来自积分术语）。一个信号叫I信号另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后载波被分离数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。这样与之作幅度调制（AM）相比其频谱利用率高出一倍。QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、…对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图分别有4、16、64、…个矢量端点。目前QAM最高已达到1024QAM。样点数目越多其传输效率越高。但并不是样点数目越多越好随着样点数目的增加QAM系统的误码率会逐渐增大所以在对可靠性要求较高的环境不能使用较多样点数目的QAM。对于4QAM当两路信号幅度相等时其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。图14QAM星座图图216QAM星座图QAM采用格雷编码采用格雷码的好处在于相邻相位所代表的两个比特只有一位不同由于因相位误差造成错判至相邻相位上的概率最大故这样编码使之仅造成一个比特误码的概率最大。下图以16QAM为例显示了编码：图316QAM编码星座图三、设计原理框图图4程序设计原理框图四、MATLAB程序代码clc;clearall;closeall;nsymbol=100000;%每种信噪比下的发送符号数M=4;%4-QAMN=16;%16-QAMgraycode=[0132];%格雷码编码规则graycode1=[0132457612131514891110];%格雷码编码规则EbN0=-5:20;%信噪比的范围snr1=10.^(EbN0/10);%将dB值转化成线性值msg=randint(1nsymbolM);%由0-15的整数值组成的均匀随机数msg1=graycode(msg+1);%将随机数映射成格雷码msgmod=qammod(msg1M);%4-QAM调制spow=norm(msgmod).^2/nsymbol;%求出每个符号的平均功率nsg=randint(1nsymbolN);%由0-15的整数值组成的均匀随机数nsg1=gray