6QAM调制解调系统仿真毕业设计.docx

6QAM调制解调系统仿真毕业设计.docx

《6QAM调制解调系统仿真毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6QAM调制解调系统仿真毕业设计.docx（51页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

6QAM调制解调系统仿真毕业设计

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

第节课题背景、目的及意义1

第节课题国内外研究概况1

第节本文要紧内容和结构安排2

第二章MATLAB简介3

第节MATLAB概述3

第节MATLAB系统结构4

第节MATLAB的优势5

第三章正交振幅调制8

调制简介8

正交振幅调制系统8

QAM简介8

16QAM调制解调原理10

第四章基于MATLAB的16QAM调制解调系统仿真13

第节16QAM调制模块的成立与仿真13

信号源13

串并转换13

2-4电平转换14

增加载波15

调制信号形成16

第节16QAM调制信号的噪声叠加17

第节16QAM解调模块的成立与仿真17

滤波器18

抽样裁决和4-2电平转换18

并串转换19

第节QAM性能分析20

16QAM抗噪声性能仿真20

16QAM信号与其它调制信号的性能比较21

第五章结论与总结23

致谢24

参考文献25

附录I26

毕业设计（论文）原创性声明和利用授权说明

原创性声明

本人郑重许诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的功效。

尽我所知，除文中专门加以标注和致谢的地址外，不包括其他人或组织已经发表或发布过的研究功效，也不包括我为取得及其它教育机构的学位或学历而利用过的材料。

对本研究提供过帮忙和做出过奉献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

利用授权说明

本人完全了解大学关于搜集、保留、利用毕业设计（论文）的规定，即：

依照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保留毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览效劳；学校能够采纳影印、缩印、数字化或其它复制手腕保留论文；在不以获利为目的前提下，学校能够发布论文的部份或全数内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究功效。

除文中专门加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的功效作品。

对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权利用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、利用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，许诺论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学能够将本学位论文的全数或部份内容编入有关数据库进行检索，能够采纳影印、缩印或扫描等复制手腕保留和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处置。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

随着现代通信技术的进展，专门是移动通信技术高速进展，频带利用率问题愈来愈被人们关注。

在频谱资源超级有限的今天，传统通信系统的容量已经不能知足当前用户的要求。

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。

本文第一介绍了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，抽样裁决，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。

关键词正交振幅调制；MATLAB；调制解调；仿真

Abstract

Withthedevelopmentofmoderncommunicationstechnology,especiallytherapiddevelopmentofmobilecommunicationtechnology,theproblemofbandwidthefficiencyisatttractingpeople’attention.Inlimitedspectrumresourcestoday,traditionalcommunicationsystemcapacitycannotmeettherequirements.Foritshighspectrumefficiency,highpowerdensityadvantageintobroadbandwirelessaccessandwirelessvideocommunications,QAM（QuadratureAmplitudeModulation）isanimportantmodulationmethod．

Thisarticlefirstintroducdtheprincipleof16QAMmodulation/demodulation.Then,asimulationschemeforthe16QAMmodulation/demodulationsystembasedontheMATLABplatformisproposed,includingserial/parallelconversion,2-4levelconversion,samplesentence,4-2levelconversionandparallel/serialconversion.Last,getdrawingoftheconstellationchartandthemodulation/demodulationchartofthe16QAMsystem.Analysetheperformanceofthesystemandprovethesuperiorityof16QAMmodulation.

Keywords：

QAM;MATLAB;Modulation/Demodulation;Simulation

第一章绪论

第节课题背景、目的及意义

随着现代通信技术的进展，专门是移动通信技术高速进展，新的需求层出不穷，促使新的业务不断产生，因此致使频率资源愈来愈紧张。

在有限的带宽里要传输大量的多媒体数据，频谱利用率成为当前相当重要的课题，由于具有高频谱利用率、高功率谱密度等优势，16QAM技术被普遍应用于高速数据传输系统.在很多宽带应用领域，比如数字电视广播，Internet宽带接入，QAM系统都取得了普遍的应用。

QAM也可用于数字调制。

数字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM等调制方式。

其中，16QAM和32QAM普遍用于数字有线电视系统。

现今国际市场上显现了采纳16QAM调制技术的卫通调制解调器，如美国COMTECHEFDATA公司新推出的CDM-600。

该卫通调制解调器支持速度高达20Mbps[1]。

无线通信技术的迅猛进展对数据传输速度、传输效率和频带利用率提出了更高的要求。

选择高效可行的调制解调手腕，对提高信号的有效性和靠得住性起着相当重要的作用。

由于QAM已经成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。

关于调制解调技术的仿真研究关于QAM理论研究和相关产品开发具有重要意义。

MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，要紧包括MATLAB和Simulink两大部份。

本文在简单分析QAM原理的基础上，以16QAM为例，提出了基MATLAB的16QAM编解码系统仿真方案，设计了实际仿真模型。

仿真结果和分析说明，提出的方案可行，为QAM通信系统性能的研究提供了一种行之有效的分析方式。

本文旨在在熟悉QAM调制解调原理的基础上，完成通信系统的设计并实现16QAM调试进程的MATLAB仿真。

设计其中的各类实现模块的参数，对整个系统进行仿真，并绘出各个模块的输出信号的波形，设计出16QAM调试进程中的串并转换子系统，2-4电平转换子系统，抽样裁决子系统，4-2电平转换子系统及并串转换子系统。

在此基础上，对QAM调制的性能进行分析。

第节课题国内外研究概况

目前，我国的有线电视采纳DVB-C标准。

DVB系统的信源编码统一利用MPEG-2编码。

模拟信号经抽样、量化、编码后形成的数字基带信号，其码率很高，占用的频带也很宽。

QAM（QuadratureAmplitudeModulation）确实是用两个调制信号对频率相同、相位正交的两个载波进行调幅，然后将已调信号加在一路进行传输或发射。

在NTSC制和PAL制中形成色度信号时，用的确实是正交调幅方式将两个色差信号调制到色度副载波上。

关于标清信号，在有线电视网传输时，一样采纳64QAM调制方式。

若是符号率采纳符号/秒，信道编码采纳RS编码（204，188），按每套节目的速度为6Mbps，每一个频道的最高传输速度为6＝，每一个频道的有效传输速度为（188/204）＝，故每一个频道能够传输的节目数量为6＝个。

作为进展趋势的HDTV信号，未经紧缩时的数据为s，紧缩后为s（紧缩比∶1）。

若是采纳64QAM调制频带利用率达到6bit/s/Hz，传输带宽为6＝。

也确实是说，在现有的有线电视系统中，采纳64QAM调制方式，每一个频道能够传输一路高清或6路标清信号，提高了信道利用率。

在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的核心之一，随着微蜂窝（Microcell）和微微蜂窝（Picocell）系统的显现，使得信道的传输特性发生了专门大转变，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QAM已引发人们的重视，许多学者已对16QAM及其它变型的QAM在PCN中的应用进行了普遍深切地研究。

这是最近几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。

第节本文要紧内容和结构安排

频带利用率是所传输的信息速度（或符号速度）与系统带宽之比值，其单位为bit/s/HZ（或为Baud/Hz）.而随着现代通信技术的进展，专门是移动通信技术高速进展，频带利用率问题愈来愈被人们关注。

QAM因其较高的频带利用率取得了普遍的应用，本文借助MATLAB，以16QAM为例，对16QAM的调制解调系统进行仿真，并计算16QAM调制在不同信道噪声强度下的误码率。

本文的第1章介绍了研究正交振幅调制的背景，目的，意义及国内外的研究概况。

第2章介绍了MATLAB仿真软件。

第3章介绍了正交振幅调制，并已16QAM为例，介绍了它的调制解调原理。

第4章以16QAM为例，以MATLAB为平台，对16QAM的调制解调系统进行仿真，并对16QAM系统的性能进行分析。

第5章是对该课题研究现状做了简要的总结。

最后是致谢，参考文献和附录部份。

第二章MATLAB简介

第节MATLAB概述

MATLAB是由美国mathworks公司发布的要紧面对科学计算、可视化和交互式程序设计的高科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化和非线性动态系统的建模和仿真等诸多壮大功能集成在一个易于利用的视窗环境中，为科学研究、工程设计和必需进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在专门大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了现今国际科学计算软件的先进水平。

图2-1MATLAB开发工作界面

　　MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面数一数二。

MATLAB能够进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连

接其他编程语言的程序等，要紧应用于工程计算、操纵设计、信号处置与通信、图像处置、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

　　MATLAB的大体数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中经常使用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的情形简捷得多，而且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优势，使MATLAB成为一个壮大的数学软件。

在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。

能够直接挪用,用户也能够将自己编写的有效程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后挪用，另外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户能够直接进行下载就能够够用。

MATLAB产品族能够用来进行以下各类工作：

数值分析、数值和符号计算、工程与科学画图、操纵系统的设计与仿真、数字图像处置技术、数字信号处置技术、通信系统设计与仿真、财务与金融工程和治理与调度优化计算（运筹学）

　　MATLAB的应用范围超级广，包括信号和图像处置、通信、操纵系统设计、测试和测量、财务建模和分析和计算生物学等众多应用领域。

附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。

第节MATLAB系统结构

MATLAB系统由MATAB开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处置系统和MATLAB应用程序接口（API）五大部份组成。

（1）MATLAB开发环境

　　MATLAB开发环境是一套方便用户利用的MATLAB函数和文件工具集，其中许多工具是图形化用户接口。

它是一个集成的用户工作空间，许诺用户输入输出数据，并提供了M文件的集成编译和调试环境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件编辑调试器、MATLAB工作空间和在线帮忙文档。

（2）MATLAB数学函数库

　　MATLAB数学函数库包括了大量的计算算法。

从大体算法如加法、正弦，到复杂算法如矩阵求逆、快速傅里叶变换等。

（3）MATLAB语言

　　MATLAB语言是一种高级的基于矩阵/数组的语言，它有程序流操纵、函数、数据结构、输入/输出和面向对象编程等特色。

（4）MATLAB图形处置系统

　　图形处置系统使得MATLAB能方便的图形化显示向量和矩阵，而且能对图形添加标注和打印。

它包括壮大的二维三维图形函数、图像处置和动画显示等函数。

（5）MATLAB应用程序接口

　　MATLAB应用程序接口是一个使MATLAB语言能与C、Fortran等其它高级编程语言进行交互的函数库。

该函数库的函数通过挪用动态链接库（DLL）实现与MATLAB文件的数据互换，其要紧功能包括在MATLAB中挪用C和Fortran程序，和在MATLAB与其它应用程序间成立客户、效劳器关系。

第节MATLAB的优势

一、友好的工作平台编程环境

　　MATLAB由一系列工具组成。

这些工具方便用户利用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采纳的是图形用户界面。

包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、途径搜索和用于用户阅读帮忙、工作空间、文件的阅读器。

随着MATLAB的商业化和软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也愈来愈精致，加倍接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。

而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮忙系统，极大的方便了用户的利用。

简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序没必要通过编译就能够够直接运行，而且能够及时地报告显现的错误及进行犯错缘故分析。

二、简单易用的程序语言

　　MATLAB是一个高级的矩阵/阵列语言，它包括操纵语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。

用户能够在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也能够先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一路运行。

新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特点与C++语言极为相似，而且加倍简单，加倍符合科技人员对数学表达式的书写格式。

使之更利于非运算机专业的科技人员利用。

而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深切到科学研究及工程计算各个领域的重要缘故。

3、壮大的科学运算机数据处置能力

　　MATLAB是一个包括大量计算算法的集合。

其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，能够方便的实现用户所需的各类计算功能。

函数中所利用的算法都是科研和工程计算中的最新研究功效，而前通过了各类优化和容错处置。

在通常情形下，能够用它来代替底层编程语言，如C和C++。

在计算要求相同的情形下，利用MATLAB的编程工作量会大大减少。

MATLAB的这些函数集包括从最简单最大体的函数到诸如矩阵，特点向量、快速傅立叶变换的复杂函数。

函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各类运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作和建模动态仿真等。

4、超卓的图形处置功能

　　MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，而且能够对图形进行标注和打印。

高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处置、动画和表达式作图。

可用于科学计算和工程画图。

新版本的MATLAB对整个图形处置功能作了专门大的改良和完善，使它不仅在一样数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处置等）方面加倍完善，而且关于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处置、色度处置和四维数据的表现等），MATLAB一样表现了超卓的处置能力。

同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。

另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了专门大的改善，对这方面有特殊要求的用户也能够取得知足。

五、应用普遍的模块集合工具箱

　　MATLAB对许多专门的领域都开发了功能壮大的模块集和工具箱。

一样来讲，它们都是由特定领域的专家开发的，用户能够直接利用工具箱学习、应用和评估不同的方式而不需要自己编写代码。

目前，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据搜集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处置、图像处置、系统辨识、操纵系统设计、LMI操纵、鲁棒操纵、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性操纵设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通信、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。

六、有效的程序接口和发布平台

　　新版本的MATLAB能够利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。

许诺用户编写能够和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。

另外，MATLAB网页效劳程序还允许在Web应用中利用自己的MATLAB数学和图形程序。

MATLAB的一个重要特色确实是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。

工具箱是MATLAB函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，要紧包括信号处置、操纵系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。

7、应用软件开发（包括用户界面）

　　在开发环境中，利用户更方便地操纵多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更壮大的图形标注和处置功能，包括对性对起连接注释等；在输入输出方面，能够直接向Excel和HDF5进行连接。

第三章正交振幅调制

调制简介

调制在通信系统中的作用相当重要。

所谓调制，确实是把信号转换成适合在信道中传输的形式的