基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真.docx

淮海工学院
课程设计报告书

课程名称：通信系统的计算机仿真设计
题目：16QAM通信系统性能分析
与MATLAB仿真
系（院）：电子工程学院
学期：2013-2014-2
专业班级：
姓名：
学号：
评语：成绩：
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日期：
基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真
绪论
1.1研究背景与研究意义
应用MATLAB的编程方法和功能模块可以搭建各种仿真系统，还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。许多新一代通信系统的系统级仿真程序出现在MATLAB软件的演示实例中，这使得学习的效率大为提高，对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和选取层面。
Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。
QAM（QuadratureAmplitudeModulation）：正交振幅调制。正交振幅调制，这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。QAM是数字信号的一种调制方式，在调制过程中，同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。
正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。
1.2课程设计的目的和任务
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。首先介绍了QAM调制解调原理，提出了一种基于MATLAB的16QAM系统调制解调方案，包括串并转换，2-4电平转换，抽样判决，4-2电平转换和并串转换子系统的设计，对16QAM的星座图和调制解调进行了仿真，并对系统性能进行了分析，进而证明16QAM调制技术的优越性。
课程设计的任务是：
（1）掌握一般通信系统设计的过程，步骤，要求，工作内容及设计方法：掌握
用计算机仿真通信系统的方法。
（2）训练学生网络设计能力。
（3）训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。
216QAM通信系统
2.116QAM通信系统基本模型
通信系统框图如图2.1所示:
信道编码
量化器
编码
抽样器
信号源

解调
译码
性能分析
信道
调制

噪声

图2.116QAM通信系统基本模型
信号源：模拟的正弦波语音信号4KHZ。
Sample：抽样器，对模拟信号进行抽样，抽样频率8KHZ。
A-law：量化器，A-law十三折线法。
PCM：编码器，将量化后的信号进行PCM编码，变成一个传速为64Kbit/s的
数字信号。
信道编码：可以选择分组码，卷积码，汉明码。
调制：QAM调制方法。
信道：经过调制以后，通过信道。信道可以选择高斯加性白噪声信道，二进
制对称信道，多径瑞利衰落信道，莱斯衰落信道等。设置不同的信道
信噪比，对系统进行仿真，分析不同信噪比情况下的系统性能。
解调：根据调制方式，选择对应解调方式。
译码：根据信道编码方式，选择对应的信道解码方式。
性能分析：信号经过调制，信道，解调过程。在接收端，将得到的数据与原
始信号源数据比较，得到在特定信噪比下的误码率。改变系统信噪比，
到系统的误码率曲线图，并给出各关键点信号图及星座图。
2.216QAM通信系统的性能指标
数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量,可靠性可用差错率来衡量。
有效性
码元传输速率RB简称传码率，又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目，单位是波特（Baud），记为B。
RB=1/T(B)=64KB
信息传输速率Rb简称传信率，又称比特率等。它表示单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位是比特/秒，可记为bit/s，或b/s，或bps。由于传输的是二进制码元，因此码元传输速率与信息传输速率相等，即：
Rb=RB=64Kbit/s
可靠性
误码率（码元差错率）Pe是指发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例，更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率，即
Pe=错误码元数/传输总码元数
误信率（信息差错率）Pb是指发生差错的比特数在传输总比特数中所占的比例，即
Pb=错误比特数/传输总比特数
在二进制中有Pe，具体数值将在仿真中体现。
316QAM通信系统主要模块
3.1信源/信宿及其编译码
信源编码
信号源是模拟的4KHz正弦