基于matlab的MQAM通信系统仿真.docx
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基于matlab的MQAM通信系统仿真
课程设计任务书
学生班级：
通信0802班学生姓名：
学号：
设计名称：
基于matlab的M-QAM通信系统的仿真
起止日期：
2020.6.21-2020.7.3指导教师：
设计要求：
1.取M=16，产生随机消息序列；
2.调用Matlab函数，根据矩形星座图对消息序列进行QAM调制；
3.加噪声；
4.解调QAM；
5.计算误码率，并与理论误码率比较，作图表示出16QAM的信噪比与误码率的关系曲线。
课程设计学生日志
时间
设计内容
6.28—6.28
查阅资料，确定方案
6.29—6.29
设计总体方案
6.30—7.3
功能和要求的具体设计
7.4—7.4
完成设计报告
7.5—7.5
答辩
课程设计考勤表
周
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
课程设计评语表
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
年月日
基于matlab的M-QAM通信系统
的仿真
一、设计目的和意义
从信号平面自用率方面看，单独利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调制那么正是解决这一问题的一种调制方式，采纳幅度相位相结合的调制方式，能够使一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，采纳M-QAM调制的信息的各点的距离要大于采纳其它调制的，由星座图上点的特性可知，距离越大，抗干扰能力越强，因此在抗干扰能力方面，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，而且运用也日趋普遍。
二、设计原理
本设计中所采纳的16QAM为16进制的幅度相位相结合调制。
16QAM是用两路独立的正交4ASK信号叠加而成，4ASK是用多电平信号去键控载波而取得的信号。
它是2ASK体制的推行，和2ASK相较，这种体制的优势在于信息传输速度高。
其星座图如图1所示。
图116QAM矩形星座图
进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。
16QAM的产生有2种方式：
（1）正交调幅法，它是有2路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；
（2）复合相移法：
它是用2路独立的四相位移相键控信号叠加而成。
16QAM信号采取正交相干解调的方式解调，解调器第一对收到的16QAM信号进行正交相干解调，一路与cosωct相乘，一路与sinωct相乘。
然后经太低通滤波器，低通滤波器LPF滤除乘法器产生的高频分量，取得有效信号，低通滤波器LPF输出经抽样裁决可恢复出电平信号。
在本次设计中，16QAM的调制和解调均挪用matlab中的QAM专用调制解调函数qammod（）和qamdemod（）。
其中qammod（）用于QAM调制，qamdemod（）用于QAM解调。
再别离用两个子函数完成调制前的串并转换和解调后的并串转换。
三、详细设计步骤
1）第一进行系统的分析的设计，整个设计分为如下几个部份：
随机序列的产生，序列的串并和并串转换，16QAM调制，星座图的绘制，16QAM解调，加入噪声，误码率的测量及画图。
2）第一步是编写程序代码，产生一个“0”“1”随机序列，设定长度N为5000，代码如下：
N=5000;
SendIn=randint（1,N）;%产生5000个随机的01序列
3）对产生的二进制随机序列进行串并转换，实现将每持续的4位二进制码组合在一路，由于是挪用matlab系统函数调制解调，在此将转换后边的序列进行十进制转换，方便后面的调制，再将转换好的序列通过挪用qammod（）函数进行16qam调制，具体代码如下：
[Send,n]=t2f（SendIn）;%二进制换到十进制
SendMod=qammod（Send,16）;%16QAM调制
串并转换子函数代码如下：
function[y,n]=t2f（x）
n=1;
y=[];
j=length（x）;
k=mod（j,4）;
j=j-k;
fori=1:
4:
j;
y（n）=x（i）*8+x（i+1）*4+x（i+2）*2+x（i+3）*1;
n=n+1;
end
n=n-1;
1）绘制星座图，此处选择绘制出三幅星座图，第一幅为原始无噪声情形下的星座图，第一幅为信噪比为10dB情形下的星座，第三幅为信噪比为0dB情形下的星座图。
其中加入指定信噪比的噪声通过awgn（）函数来实现。
通过星座图，能够很直观地看出16QAM的特点，通过三幅图的比较，能够观看出噪声对信号的干扰阻碍。
代码如下：
%绘星座图
scatterplot（SendMod）;
title（'原始信号星座图'）;
SNRTest=awgn（SendMod,10）;%加噪声
scatterplot（SNRTest）;
title（'10dB信噪比时星座图'）;
SNRTest=awgn（SendMod,0）;%加噪声
scatterplot（SNRTest）;
title（'0dB信噪比时星座图'）;
1）接收解调受噪声干扰的QAM信号，通过循环接收并统计受到不同信噪比干扰的QAM信号，然后对收到的信号进行并串转换。
再计算出不同信噪比情形下的接收端的误码率。
并绘制出误码率跟信噪比的关系曲线。
代码如下：
Count=[];
forSNR=-20:
1:
20;%信噪比从-10到10
sum=0;%统计误码数
Receive=awgn（SendMod,SNR）;%加噪声
ReceiveDemod=qamdemod（Receive,16）;%16QAM解调
[ReceiveOut,m]=f2t（ReceiveDemod）;%十进制换到二进制
fork=1:
m
ifReceiveOut（k）~=SendIn（k）;
sum=sum+1;
end
end
Count（SNR+21）=sum/m;
end
h3=figure;
h3=plot（-20:
20,Count）;
xlabel（'信噪比（dB）'）;
ylabel（'误码率'）;
title（'信噪比与误码率的关系'）;
并串转换子函数代码如下：
function[y,n]=f2t（x）
j=length（x）;
n=1;
fori=1:
j;
ifx（i）>15;
y（n）=1;
y（n+1）=1;
y（n+2）=1;
y（n+3）=1;
elseifx（i）<0;
y（n）=0;
y（n+1）=0;
y（n+2）=0;
y（n+3）=0;
else
y（n）=fix（x（i）/8）;
y（n+1）=fix（（x（i）-y（n）*8）/4）;
y（n+2）=fix（（x（i）-y（n）*8-y（n+1）*4）/2）;
y（n+3）=mod（x（i）,2）;
n=n+4;
end
end
n=n-1;
四、设计结果及分析
在matlab中运编写好的qam函数，观看并分析结果。
原始无噪声的信号星座图：
图2原始信号星座图
信噪比为10dB情形下的星座图：
图3信噪比为10dB情形下信号星座图
信噪比为0dB情形下的星座图：
图4信噪比为10dB情形下信号星座图
信噪比与误码率关系曲线图：
图5信噪比与误码率关系曲线
五、体会
完本钱设计以后对QAM调制有了很清楚的熟悉，明白了QAM调制的意义和重要性，了解了QAM的调制进程和大体步骤，对二进制在数字通信中的重要性也有所熟悉。
另一方面，在matlab的利用进程中也学到了很多的关于matlab的利用技术和方式，同时也存在一些问题。
学会了用图表曲线去直观地反映问题，反映事物的动态转变教程，预测转变趋势。
对尔后的学习和工作都有专门大帮忙。
六、参考文献
[1]曹志刚、钱亚生．现代通信原理．清华大学出版社，1994
[2]程佩青．数字信号处置教程（第三版）．清华大学出版社，2007．2
[3]张威．MATLAB基础与编程入门（第二版）．西安电子科技大学出版社，2020．1
[4]baike.baidu/view/2021412.htm
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