MATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明.docx
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MATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明
MATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明
姓名：
Nikey
MATLAB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
正交调制原理框图
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。
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1/10
plot（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（y<1e-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:
N
if（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（temp<0.5）,
info（i）=0;%1/2的概率输出为0
else
info（i）=1;%1/2的概率输出为1
end
end;
qam.m
function[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xn
nn=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
ifnargin<6;delay=8;end;
ifnargin<5;alfa=0.5;end;
ifnargin<4;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；1.5
four2two.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（yn<0.5）;yn（I0）=zeros（size（I0））;
I1=find（yn>=0.5&yn<1.5）;yn（I1）=ones（size（I1））;
I2=find（yn>=1.5&yn<2.5）;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
ifnargout<1;
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;
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