64QAM系统性能的分析与.docx

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64QAM系统性能的分析与

xx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：

64QAM系统性能的分析与

MATLAB仿真

系（院）：

电子工程学院

学期：

10-11-2

专业班级：

姓名：

xxx

学号：

评语：

成绩：

签名：

日期：

1绪论

1.1研究背景与研究意义

随着通信事业的不断发展与进步，以往的数据量已经不够现在通信的需求，单一的语言通信已经不能满足我们了，所以传输方式需要更新与发展，来适应日益增长的生活需求。

调制方法多种多样，有DQPSK、QAM、8PSK、GMSK等，期中64QAM是本次我们所需要研究的课题内容，64QAM有着非常高的频谱利用率，在数字通信方面有着很大作用，还有在数字电视应用起了巨大作用。

通过对64QAM的研究，让我们更加了解通信技术的每个环节，拓宽我们的视野。

1.2课程设计的目的和任务

本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。

通信系统的计算与仿真设计都是我们专业必须要掌握的，这是为我们以后工作打好坚实的基础。

课程设计的任务是：

（1）学会通信系统是怎么设计与仿真的，了解其步骤、要求、工作内容及设计方法；还要学会怎么去仿真，。

（2）训练学生设计能力，怎么把仿真框图做的无错误。

（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系统设计能力。

（4）提高学生的团结协作得出结果和通过对知识的整理与学习得出结果。

1.3可行性分析

从技术上来看，正交幅度调制QAM是两路独立的信号，64QAM是把两电平的信号换成了八电平，在解调过程中是把八电平转换成二电平，再通过QAM调制器对信号进行调制，这就是64QAM的调制解调过程。

从经济上来看，MATLAB6.5软件是比较通用的仿真软件，安装应用都很方便，学生容易掌握，但是在除了xp的系统中软件有可能无法正常运行，兼容性还需加强。

264QAM通信系统

2.164QAM通信系统基本模型

64QAM通信系统基本模型如图2.1所示:

图2.164QAM通信系统基本模型

信号源：

产生随机数字信号。

信号编码：

本次设计我应用RS编码。

调制：

本次我们使用的是64QAM调制方式，用来调制信号来让信号能在信道里传输。

信道：

用来传输信号，同时可加载噪声。

解调：

还是使用64QAM的解调方式，把调制信号解调成电脑能识别的信号。

译码：

本次设计应用RS译码。

性能分析：

对本次设计的每一个环节进行跟踪与检测，对无噪声通信的信道对信号的各种状态进行分析，后加入噪声，看信号的变化弄出误码率，后调信噪比。

2.264QAM通信系统的性能指标

本次研究的64QAM通信系统的性能指标有：

传输速率，信号的误码率，对系统的兼容性等，与其他通信系统比较，64QAM的抗噪性满强力的，带宽利用率比较优秀，本次设计我们就从对信息编码调制解调译码等操作，分析信噪比跟误码率，来研究64QAM系统的性能指标。

364QAM通信系统主要模块

3.1信源

信源我选择了随机整数发射源，产生数字信号，然后进行RS编译码。

3.2基带信号处理

此次设计我用了RS编码器，RS编码器中产生的信位是k，码长n，纠错公式为

（n-k）/2,可以调节n跟k的值来调节差错控制，然后就可以对已处理的信号进行调制。

可以通过示波器来显示信号的的变化情况，这也是本次设计中关键的部分。

3.3调制/解调

本次我的设计是64QAM系统设计，所以光把信号用QAM调制或解调的话是不可行的，这里还需要变平，用合适于本次设计的电平。

调制解调是本次设计的关键，这里体现了与其他组的不同之处。

3.4信道

信道是信息传输所经过的路径，这路径往往夹杂着噪声的干扰，本次设计我们首先对没有噪声的信道进行研究，然后对高斯加性白噪声信道、二进制对称信道、多径瑞利（Rayleigh）衰落信道、莱斯（Rician）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。

4MATLAB对64QAM通信系统的仿真

4.1MATLAB主要模块及参数设置

MATLAB中每个模块都非常重要，参数设置更加繁琐，参数改动一点点那误码率的变化非常大。

每个模块的数据如下：

：

图4.1信源模块图

基带信号处理仿真模块如图4.2所示：

（a）输入端RS编码（b）输出端RS解码

其中RS编码器参数为：

码字长度n：

63，信息长度k：

1

输出缓存器参数为：

输出长度：

63，缓存交织：

0，初始条件：

0

调制/解调是本次设计中的关键所在，它们能吧数字信号翻译成可沿普通电话线传输的脉冲信号，传递另一端由解调器接收到，并译成计算机能读懂的信号。

调制/解调仿真模块如图4.3所示:

（a）调制

（b）解调

图4.3调制/解调仿真模块

单极性双极性变换器/双极性单极性变换器：

M-arynumber：

64。

显示仪器的主要参数设置如表4-1所示：

表4-1显示仪器仿真参数设置

仪器名

示波器

眼图仪

星座图仪

频谱仪

各个仪器的参数

轴数：

2

每符号抽样：

4

每符号抽样：

100

缓存长度：

1024

预置：

0

偏移：

0

缓存交叠：

512

每迹符号数：

1

示点数：

500

FFT长度：

512

每次显示的新迹：

4000

每次显示新迹数：

300

Y轴最小：

-23

显示迹数：

500

X轴最小：

-5

Y轴最大：

10

Y轴最小：

-5

X轴最大：

5

谱平均数：

64

Y轴最大：

5

Y轴最小：

-5

Y轴最大：

5

信道和噪声的参数设置如表4-2所示：

表4-2信道和噪声的参数

名称

信道

高斯白噪声

莱斯

瑞利

参数

种子数：

50

平均值：

0

K-factor：

2

Sigma：

1

SNR:

18

方差：

1

种子数：

50

种子数：

41

种子数：

56

采样时间：

1

采样时间：

1

采样时间：

1

误码率计算器和显示器的参数如表4-3所示：

表4-3误码率计算器和显示器的参数

显示器

误码计算器

数型：

short

接收延迟：

63

抽取率：

1

计算延迟：

63

采样时间：

-1

输出数据：

Port

信噪比-误码曲线实现程序如下:

无噪声时：

x=0:

0.5:

7;

y=x;

BitRate=10000;

y

（1）=0.4429;

y

（2）=0.4059;

y（3）=0.3684;

y（4）=0.3308;

y（5）=0.2934;

y（6）=0.2578;

y（7）=0.2212;

y（8）=0.1869;

y（9）=0.1557;

y（10）=0.1270;

y（11）=0.1011;

y（12）=0.07815;

y（13）=0.05907;

y（14）=0.04287;

y（15）=0.02991;

markerchoice='*';

plotsym=[markerchoice'-'];

semilogy（x,y（:

）,plotsym）;

title（'64QAM误码率'）;

xlabel（'SNR'）;

ylabel（'ErrorRate'）;

加入噪声后：

x=0:

0.5:

7;

y=x;

BitRate=10000;

y

（1）=0.4794;

y

（2）=0.4466;

y（3）=0.4147;

y（4）=0.3822;

y（5）=0.3498;

y（6）=0.3188;

y（7）=0.2883;

y（8）=0.2594;

y（9）=0.2306;

y（10）=0.2028;

y（11）=0.1787;

y（12）=0.1546;

y（13）=0.1342;

y（14）=0.115;

y（15）=0.09638;

markerchoice='*';

plotsym=[markerchoice'-'];

semilogy（x,y（:

）,plotsym）;

title（'64QAM误码率'）;

xlabel（'SNR'）;

ylabel（'ErrorRate'）;

4.264QAM通信系统的仿真图和结果分析

无噪声时系统的仿真框图如图4-4所示：

图4.4无噪声的系统仿真图

无噪声干扰下的星座图如图4.5所示，眼图如图4.6所示，系统频谱图如图4.7所示，信噪比-功率谱曲线如图4.8所示：

图4.5无噪声星座图图4.6无噪声眼图

图4.7无噪声系统频谱图图4.8无噪声信噪比-功率谱曲线

无噪声时调制解调前后的波形图如图4.9所示：

图4.9无噪声时信号调制解调波形图

注：

上波形图为调制前的波形图，下波形图为解调后的波形图

4.3加入噪声及干扰时系统性能指标的变化分析

：

图4.10加噪声后的系统仿真框图

把莱斯，瑞利，高斯噪声，加入系统后的星座图如图4.11所示，眼图如图4.12所示，系统频谱图如图4.13所示，：

图4.11加入早后的星座图图4.12加入噪声后的眼图

图4.13加入噪声后的系统频谱图图4.14加入噪声后信噪比-功率谱曲线

加入噪声后调制解调前后的波形图如图4.15所示：

图4.15加入噪声后调制解调前后的波形图

注：

上波形图为调制前的波形图，下波形图为解调后的波形图

没有加入噪声的信道，其仿真图都无失真，完美显现，

加入噪声后，失真现象明显，其信道加入噪声后的分析如表4-4所示：

表4-4同时加入高斯、干扰、瑞利三种噪声后不同SNR的误码率

SNR（bit/dB）

5

10

15

原系统误码率

0

加入高斯白噪声后系统误码率

0

加入高斯白噪声及莱斯后系统误码率

0

加入高斯白噪声、莱斯及瑞利噪声后系统误码率

从上表4-4可以看出加了噪声后，系统的误码率明显增加了，SNR增加后误码率就普遍降低，所以我们要适当控制这些参数来减少系统的误码率，来使系统满足需求的条件。

从不加噪声跟加了噪声后的眼图，星座图，频谱图，我们可以明显看出噪声对系统通信的干扰有多大，通过表4-4可得到无论是什么噪声，只要把SNR增加到一定值，系统误码率会无限趋近于0，这样就满足了我们通信的需求。

5结论

这次设计我们组研究的是64QAM系统性能的分析与MATLAB仿真，通过对其的研究与学习，我们把课堂上没有学会的知识全部学了变，顺便也把以前忽略的知识给补了一边，通过对64QAM系统的设计与仿真，我起初用的模拟信号源，用pcm编码，后发现很难得出结论，后来跟老师与同学之间的讨论，我把模拟信号改成了数字信号后，发现设计有所眉目，之后我又把无噪声的系统各个参数弄出来后了，得到了眼图，星座图，频谱图。

之后我一个个加入噪声调节误码率，后得到的眼图，星座图，频谱图，跟没加噪声以前图明显能看出失真，我认识通信系统中噪声对信号的干扰有多大，噪声会使系统的误码率增加，使信号失真，从而使通信变的复杂，不过我们可以增加信噪比来把噪声带来的信号失真等情况减少。

这次设计让我对通信系统又有了进一步的认识与理解，我相信以后的设计会比现在弄得更好。