《通信原理》课程设计
报告
二○一三～二○一四学年第一学期
学号
姓名
班级
电子工程系
目录
第一章绪论 (4)
1．1 QAM简介 (4)
第二章正交振幅调制 (5)
2．1 MQAM信号的星座图 (5)
2. 2 QAM的调制解调原理 (6)
第三章 16QAM调制解调系统实现与仿真 (6)
3.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 (7)
3.1.1 串并转换模块 (7)
3.1.2 2/4电平转换模块 (9)
3.1.3 其余模块与调制部分的结果 (10)
3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 (11)
3.2.1 相干解调 (11)
3.2.2 4/2电平判决与毛刺消除仿真电路 (11)
3.2.3 并串转换与最终解调结果对比 (13)
第四章仿真结果分析及总结 (15)
4.1 仿真结果分析 (15)
4.2 总结 (15)
第一章绪论
1.1 QAM简介
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(Quadrature Amplitude Modulation)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。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。作为国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式之一，正交振幅调制（QAM）在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。
正交振幅键控是将两种调幅信号（2ask和2psk）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。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I
信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。
QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。电平数m 和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。
第二章正交振幅调制
2.1 MQAM信号的星座图
正交振幅调制（QAM）是一种矢量调制，它是将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q 信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相和。这样与之作幅度调制（AM）相比，其频谱利用率高出一倍。
QAM 是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM （4QAM ）、四进制QAM （l6QAM ）、八进制QAM （64QAM ）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。目前QAM 最高已达到1024QAM 。样点数目越多，其传输效率越高。但并不是样点数目越多越好，随着样点数目的增加，QAM 系统的误码率会逐渐增大，所以在对可靠性要求较高的环境，不能使用较多样点数目的QAM 。对于4QAM ，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK 相同。
MQAM 信号表示式可写成 )sin cos (2)(t w B t w A T t S c i c i B
MQAM += 其中，Ai 和Bi 是振幅，表示为
???-±=-±=)12()12(j Bj i Ai 其中，i,j=1,2,…，L ，当L=1时，是4QAM 信号；当L=2时，是16QAM 信号；当L=4
时，是64QAM 信号。选择正交的基本信号为 ???
?
???==t w T t t w T t c B c B sin 2)(cos 2)(21?? 在信号空间中MQAM 信号点 ???
? ??=j i ij B A S (i,j=1,2,…,L) MQAM 的星座图是一种矩形的MQAM 星座图。
MQAM 信号星座图
为了说明MQAM 比MPSK 具有更好的抗干扰能力，图2.1.2示出了16PSK 和16QAM 的星
座图，这两个星座图表示的信号最大功率相等，相邻信号点的距离d1，d2分别为： 2DPSK A A d 39.016sin 21=≈π
16QAM A M d 47.01
162122=-=-≈ 结果表明，d2>d1，大约超过1.64dB 。合理地比较两星座图的最小空间距离应该是以
平均功率相等为条件。可以证明，在平均功率相等条件下，16QAM 的相邻信号距离超过16PSK 约4.19dB 。星座图中，两个信号点距离越大，在噪声干扰使信号图模糊的情况下，要求分开两个可能信号点越容易办到。因此16QAM 方式抗噪声干扰能力优于16PSK 。
MQAM 的星座图除正方形外，还有圆形、三角形、矩形、六角形等。星座图的形式不同，
信号点在空间距离也不同，误码性能也不同。MQAM 和MPSK 在相同信号点数时，功率谱相同，带宽均为基带信号带宽的2倍。
16QAM 即16进制正交振幅调制，它是一种振幅/相位联合键控（APK)体制。16QAM
的产生有2种方法：
（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 信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。故这种信号序列的第k 个码元可以表示为：
S k (t)=A k cos(w 0t+φk ) kT 式中，k=整数；A k 和φk 分别可以取多个离散值。 式(1-1)可以展开为： S k (t)=A k cos φk cosw 0t-A k sin φk sinw 0t (1-2) 令 X k =A k cos φk (1-3) Y k=-A k sinφk (1-4) 将式(1-3)和式(1-4)代入式(1-2)得： S k(t)=X k cosw0t+Y k sinw0t (1-5) 由上式可见，16QAM信号可以由两路独立的正交4ASK信号叠加而成，因此，这里采用正交调幅法。正交幅度调制是利用多进制振幅键控（MASK）和正交载波调制相结合产生的。 2. 2 QAM的调制解调原理 MQAM的调制解调框图如图2.2.1所示。在发送端调制器中串/并变换使得信息速率为Rb的输入二进制信号分成两个速率为Rb/2的二进制信号，2/L电平转换将每个速率为Rb/2的二进制信号变为速率为Rb/（2lbL）的电平信号，然后分别与两个正交载波相乘，再相加后即得MQAM信号。在接收端解调器中可以采用正交的相干解调方法。接受到的信号分两路进入两个正交的载波的相干解调器，再分别进入判决器形成L进制信号并输出二进制信号，最后经并/串变换后得到基带信号。 MQAM调制 MQAM的解调 图2.2.1 MQAM调制解调框图 第三章 16QAM 调制解调系统实现与仿真 根据第二章的16QAM 调制解调原理的讲解，画出16QAM 的调制解调框图如下所示： 图3.1 16QAM 的调制解调框 图3.2 16QAM 调制解调电路框图 3.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 通过对图3.1中16QAM 调制原理框图的分析，16QAM 一个码元所携带的信息为M 2log 即 4bit ，是一般基带数字调制（QPSK ）码元携带信息量的2倍。而且16QAM 调制是由两路相互独立的信号进行调制，一个16QAM 码元宽度是基础信号的2倍。以下我将对系统仿真框图中的各模块进行简单的介绍： 3.1.1 串并转换模块 信号源通过串并变换，将原来的一路信源信号变成两路信号，分别为上支路信号和下支路信号，独立地进行调制和解调。串并变换的规则是根据序列编号的奇偶行，将编号为奇的码元编成一路信号，将编号为偶的码元编成一路信号。经过串并转换后，并行输出的每一路码元传输速率降为原来的一半即Rb/2. 输入d ：-1 1 -1 1 1 1 -1 -1 上支路d_NRZ1：-1 -1 1 -1 下支路d_NRZ2：1 1 1 -1 串/并转换实现的功能是将码元速率为10b/s的二进制基带码元序列分成两路，其中一路信号可通过直接用采样频率为5HZ的采样器对该二进制基带码元序列进行采样获得。要获得另外一路信号，需要先将该二进制基带码元序列延时一个码元周期，再用采样频率为5HZ的采样器采样。为了使这两路信号在时间上同步，还需要将第一路信号也延时一个码元周期。这样就将原二进制基带码元序列分成两路速率相同的二电平信号。具体电路图如下： 图3.3 串/并转换模块电路图 （1）采样器的采样速率为5，采样点时间宽度为0，采样时间偏差0. （2）采样延迟的延迟点数为1. 图3.4 串并转换各路信号图 由图可以得出经串并转换之后，并行输出的每一路码元传输速率降为了原来的一半，这也正是实际中所要求的。 3.1.2 2/4电平转换模块 对于2/4电平的转换，其实是将输入信号的4种状态（00,01,10,11）经过编码以后变为相应的4电平信号。这里我们选择的映射关系如下表所示： 表3—1 2/4电平映射关系表 根据以上映射关系，我们可以很容易的找出它们之间的一个数学关系。这里输入信号为两路二进制信号，假设它们是ab，则在a=1时让它输出一个幅度为2的信号，当a=0时输出幅度为-2的信号。同理当b=1是让它输出一个幅度为1的信号，当b=0时输出幅度为-1的信号。如此一来便可以得到下面的结果： 当ab=00时输出： y=-2 + -1=-3； ab=01时 y=-2 + 1=-1； ab=10时 y=2 + -1 =1； ab=11时 y=2 + 1 =3； 由上所示我们可以得出：再设计2/4电平转换模块的时候，我们需要先将输入信号再次进行串并转换，每路信号做一个简单的判决，再用一个相加模块便可。实现2/4电平的转换功能。具体电路如下所示： 图3.5 2/4 电平转换模块 （1）因为是再一次的串并转换，采样器的采样速率为2.5, 采样点时间宽度为0，采样时间偏差0. （2）采样延迟的延迟点数为1. (3)对于59，其input0为61提供，61为正弦函数，设定频率和相位为0，幅度为2，取cos 输出接至59input0。另一个input1由60提供，幅值为-2。59的控制端为并行输出的第一路，也就是原理中的a。 (4)对62与59设置相似，但是其input0和1分别由提供-1和1的正弦信源提供。我们假设57和58输出为11，那么根据电路中的逻辑关系，得到的就是59输出-2，62输出-1，经过65的相加器，其输出就是-3.这样就完成了2——4电平转换。 图3.6 2/4电平转换模块各点波形 由图可见，完成了2-4电平的转换。 3.1.3 其余模块 除以上所述的两个子系统外，调制阶段还包括正余弦信号发生器、加法器、乘法器、频谱示波器和离散时间信号发散图示波器等。 图3.7 16QAM调制波形 3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 16QAM解调原理框图如图3.8所示，解调器实现的核心在于4//2电平判决模块及并串转换模块。在本次仿真中，载波恢复输出的同频同相波是直接由调制模块中的载波提供的。 图3.8 解调部分总电路 3.2.1 低通滤波器 参数设计如下所示： 图3.9 低通滤波参数设计 3.2.2 4/2电平判决 由于前面采用的是模拟低通滤波器，所以在4/2电平判决之前得到的是一个模拟的4 电平信号。之后要想得到2电平的数字信号，需经一系列的抽样、量化和编码。这里我们再次使用子系统这一概念， 假设上述模块输入为x ，输出分别为为y 、z1、z2，则它完成的功能是： ???????>≤<≤<---≤-=2;320;102;12;3x x x x y ???????==-=-==3;11;11;03;01y y y y z ???????==-=-==3;11;01;13;02y y y y z 这样两路二进制信号经并串转换后，便完成了以下映射关系，也最终实现了4/2电平的转换。 表3-2 4/2电平映射关系表 4—2电平判决子系统如下图所示： 图 3.10 4/2电平转换模块 1、对于电平判决，我们可以将四电平分成两级，第一级为门限值为0V的一级。这一级将 四电平分为正值和负值，正值时两位二进制输出的第一位为1，负值时两位二进制输出第一位为0。第二级分成两个部分，第一个部分判决门限为2V，在第一级输出为1的前提下，如果第二级大于2V时输出第二位为1，小于2V时输出第二位为0；同样在第一级输出为0的前提下，如果第二级大于-2V时输出第二位为1，小于-2V时输出第二位为0。 该部分的功能是有电路中97,5,99实现的。 2、101是完成对第二级输出的组合。由于第二级输出的二进制由5和99产生，所以必须在 第一级确定的情况下对第二级输出进行选择。101实现的就是这个功能。101的输入控制端由97提供，也就是第一级输出的二进制控制。在第一级输出为1时，我们控制5的结果输出即可，所以101的input0与5输出端相连，input1与99输出端相连。从而完成了第二路（就是并行数据第二路）的数据输出。 3.2.3 并串转换 并串转换是串并转换的逆过程，并串转换的目的是将两路四电平信号合成一路四电平信号，从而还原出原基带序列。具体方法是：用一个脉冲宽度为其周期的一半的脉冲串分别与这两路四电平信号相乘进行采样，并将第二路信号延时一个脉冲宽度。然后将这两路 信号相加，再经过采样保持即恢复原基带序列。具体电路图如下： 3.11 并串转换电路 (1)采样脉冲串的幅度为1V，频率为分别为2.5Hz和5Hz（因为前面经过两次串并转换变为四电平信号，所以当要经过并串变换时，也要经过两次） (2)延迟器的延迟时间分别为0.2s和0.1s。 (3)采样器的采样速率为分别为5Hz和10Hz，采样点时间宽度为0，采样时间偏 差0。 (4)采样保持器的增益为1。 最后解调端输出的波形为： 3.12 输出波形 3.13 不加噪声的星座图 3.14 加了噪声的星座图 第4章仿真结果分析及总结 4.1 仿真结果分析 (1)从图中基带信号波形和并串转换输出波形图可以看出，最后解调出来的波形和原基带信号波形大致相同（有一些延时）。可见，该16QAM调制与解调系统设计基本正确。(2)信号矢量端的分布图称为星座图，这里用低通滤波器输出波形的星座图来描述16QAM 信号的空间分布情况，从图中可以看出由于受高斯白噪声，低通滤波器等的影响，使接收16QAM信号的相位有所偏移，但还是围绕调制时的16个相位点，并且当噪声越小时，相位偏移越小。 4.2 总结 1. 对16QAM调制解调系统基本原理进行了较为深入地理解与分析，并且根据其原理构建了Systemview的仿真模型。较为熟悉地掌握了Systemview软件在通信系统设计与仿真的基本步骤与方法。 2. 利用Systemview 实现了16QAM调制与解调系统的设计，实现与仿真，并得到相应的调制解调波形，发现解调信号波形与输入信号波形存在一定时延，所以该系统的实时性有不足，但并不影响对误码率的检测，以及系统能够的抗噪声性能. 3.本实验主要应用SystemView仿真软件设计一种16QAM调制解调系统，搭建了16QAM 系统，对系统的星座图进行了仿真。本实验主要有两部分：16QAM信号的调制解调过程、基于SystemView仿真软件的16QAM调制解调系统的实现和仿真波形。 《通信原理》课程设计 报告 二○一三～二○一四学年第一学期 学号 姓名 班级 电子工程系 目录 第一章绪论 (4) 1．1 QAM简介 (4) 第二章正交振幅调制 (5) 2．1 MQAM信号的星座图 (5) 2. 2 QAM的调制解调原理 (6) 第三章 16QAM调制解调系统实现与仿真 (6) 3.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 (7) 3.1.1 串并转换模块 (7) 3.1.2 2/4电平转换模块 (9) 3.1.3 其余模块与调制部分的结果 (10) 3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 (11) 3.2.1 相干解调 (11) 3.2.2 4/2电平判决与毛刺消除仿真电路 (11) 3.2.3 并串转换与最终解调结果对比 (13) 第四章仿真结果分析及总结 (15) 4.1 仿真结果分析 (15) 4.2 总结 (15) 第一章绪论 1.1 QAM简介 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(Quadrature Amplitude Modulation)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。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。作为国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式之一，正交振幅调制（QAM）在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。 正交振幅键控是将两种调幅信号（2ask和2psk）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。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I 信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。 QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。电平数m 和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。 第二章正交振幅调制 2.1 MQAM信号的星座图 正交振幅调制（QAM）是一种矢量调制，它是将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q 信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相和。这样与之作幅度调制（AM）相比，其频谱利用率高出一倍。 幅度/相位调制 过去几十年随着数字信号处理技术与硬件水平的发展，数字收发器性价比已远远高于模拟收发器，如成本更低，速度更快，效率更高。更重要的是数字调制比模拟调制有更多优点，如高频谱效率，强纠错能力，抗信道失真以及更好的保密性。正是因为这些原因，目前使用的无线通信系统都是数字系统。 数字调制和解调的目的就是将信息以比特形式（0/1）通过信道从发送机传输到接收机。数字调制方式主要分为两类：1）幅度/相位调制和2）频率调制。两类调制方式分别又成为线性调制和非线性调制，在优劣势上也各有不同，因此，调制方式的选择最终还需要取决于多方面的最佳权衡。 本文就对幅度/相位调制加以讨论，全文整体思路如下： 1 信号空间分析 在路径损耗与阴影衰落中已提出发送信号与接收信号的模型以复信号的实部来表示，而在本文中为了便于分析各调制解调技术，我们必须引入信号的几何表示。 数字调制将信号比特映射为几种可能的发送信号之一，因此，接收机需要对各个可能的发送信号做比较，从而找出最接近的作为检测结果。为此我们需要一个度量来反映信号间的距离，即将信号投影到一组基函数上，将信号波形与向量一一对应，这样就可以利用向量空间中的距离概念来比较信号间的距离。 1.1 信号的几何表示 向量空间中各向量可由其基向量表示，而在无线通信中，我们也可把信号用其相应的基函数来表示。本文我们讨论的幅度/相位调制的基函数就是由正弦和余弦函数组成的： 21()()cos (2)c t g t f t φπ=(1) 22()()sin (2)c t g t f t φπ=(2) 其中g (t )是为了保证正交性，即保证 220()cos (2)1T c g t f t dt π=? (3) 20()cos(2)sin(2)0T c c g t f t f t dt ππ=? (4) 则信号可表示为 12()()cos(2)()sin(2)i i c i c s t s g t f t s g t f t ππ=+ (5) 则向量s i =[s i1，s i2]T 便构成了信号s i (t )的信号星座点，所有的星座点构成信号星座图，我们把信号s i (t )用其星座点s i 表示的方法就叫做信号的几何表示。而两个星座点s i 和s k 之间的距离就是采用向量中长度的定义，这里不再赘述。 2 幅度/相位调制 相位/幅度调制主要分为3种： 1）脉冲幅度调制(MPAM)：只有幅度携带信息； 例十：16进制正交振幅调制（16QAM ） 一、实验原理 在系统带宽一定的条件下，多进制调制的信息传输速率比二进制高。也就是说，多进制调制系统的频带利用率高。但是，多进制调制系统频带利用率的提高是通过牺牲功率利用率来换取的。因为随着M 值的增加，在信号空间中各信号点间的最小距离减小，相应的信号判决区域也随之减小。因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接收信号错误概率也将随之增大。振幅相位联合键控（APK ）方式就是为了克服上述问题而提出来的。在这种调制方式下，当M 值较大时，可以获得较好的功率利用率。 16进制的正交振幅调制（16QAM ），就是一种振幅相位联合键控信号。所谓的正交调制（QAM ）就是用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号在同一带宽内频谱的正交性来实现两路并行的数字信息的传输。 16QAM 系统方框图为： 1．调制部分 16QAM 的产生有两种方法： （1）正交调幅法：它是用两路正交的四电平振幅键控信号叠加而成。 （2）复合相移法：它是用两路独立的四相移相键控信号叠加而成。 本实验采用正交调幅法。实验中省略了串并变换和并串变换部分，而用两路独立的四电平基带信号代替。 × 载波 提取 × t c ωcos t c ωsin 串/并 转 换 2－4 电平转换 2－4 电平转换 二进制 输 入 × Σ × 低通 低通 并/串 转 换 二进制 输 出 图2.10.1 16QAM 调制解调系统组成 图2.10.2 16QAM 系统仿真电路 参数设置 Token0、1：信号发生器—PN码序列（Amplitude=1，Rate=50Hz，No.Levels=4） Token6、10：信号发生器—正弦载波（Amplitude=1，frequency=1000Hz，phase=0）Token9：高斯噪声发生器 Token13、14：模拟低通滤波器（截止频率=225Hz） 1．运行时间的设置 运行时间=1.5秒采样频率：10000赫兹 2．运行系统 在System View系统窗内运行电路，观察各信号接收器的波形。 在Token2处观察到的一路四元基带信号波形为： 16QAM调制波形 对应Token2的解调波形 多进制正交振幅调制技术及其在衰落信道下实现 1.背景： 在数字通信中．调制解调方式有三种基本方式：振幅键控、频移键控和相位键控。但单纯的这三种基本方式在实际应用中都存在频谱利用率低、系统容量少等不足。而在现代通信系统中，通信用户数量不仅在不断增加，人们亦不满足传统通信系统的单一语音服务，希望进行图像、数据等多媒体信息的通信。因此，传统通信调制解调方式的容量已经越来越不能满足现代通信的要求。近年来，如何在有限的频率资源中提供高容量、高速率和高质量的多媒体综合业务，是数字通信调制解调领域中一个令人关注的课题。 通过近十多年来的研究，分别针对无线通信信道和有线通信信道的特征，提出了不同的高频谱利用率和高质量的调制解调方案。其中的QAM调制解调方案为：发送数据在比特／符号编码器内被分成速率各为原来1／2的两路信号，分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。接收端完成相反过程，解调出两个正交码流．均衡器补偿由信道引起的失真，判决器识别复数信号并映射回二进制信号。不过．采用QAM调制技术，信道带宽至少要等于码元速率，为了码元同步，还需要另外的带宽，一般要增加15％左右。 2.QAM基本原理： 在QAM（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号相位调制和数字信号的PSK（相移键控）也可以被认为是QAM的特例，因为其本质上就是相位调制。 QAM是一种矢量调制，将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（coswt和sinwt）上。这样与幅度调制(AM)相比，其频谱利用率将提高1倍。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，QAM最高已达到1024-QAM（1024个样点）。样点数目越多，其传输效率越高，例如具有16个样点的16-QAM信号，每个样点表示一种矢量状态，16-QAM有16态，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QAM中规定了16种载波和相位的组合，16-QAM 的每个符号和周期传送4比特。 QAM调制器的原理是发送数据在比特/符号编码器（也就是串–并转换器）内被分成两 实验五正交幅度调制16QAM 一概述 由于通信信道受频带的限制，必须不断提高频带利用率，如M（M>2）调制方式的研究。一般说来，多进制都能在相同频带内以更快的速率来传递信息，但是，随着M的增加，信号空间图中的各点最小距离减小，相应的判决区也减小，从而信号的可靠性降低了。要保证可靠性，必须提高发射功率。 振幅相位联合键控（APK）在M较大的情况下，不仅可以提高系统的频带利用率，且设备简单。16QAM是APK的一种实现方式，是用两路数字信号分别对两个互相正交的同频载波进行同步调制，再将两个已调的双边带信号合成后进行传输。由于采用了幅度调制与解调，不但设备简单，且在频带和功率利用上也最有效。但16QAM不属于恒定包络调制方式，因而不适用于具有非线性部件的信道。 二原理及框图 16QAM第i个信号的表达示为：Si(t)=Aicos(ω 0t+ φ i) I=1,2,…. 1 调制部分：16QAM的产生有两种方法： 正交调幅法：它是用两路正交的4电平ASK信号叠加而成； 复合相移法：它是用两路正交的4电平PSK信号叠加而成； 在这里采用正交调幅法。 原理框图如下： 2解调部分 由于是采用正交调幅法，所以它的解调器必是一个正交相干解调器。 三步骤 1根据16QAM调制解调原理,用Systemview软件建立一个仿真电路: 2元件参数配置 Token0,3 基带信号—PN码序列（频率=50HZ；电平=2） Token 2,5,7,8 相乘器 Token 4,15 载波（频率=1000HZ，[4]正弦，[15]余弦） Token 9,10 模拟低通滤波器（极点数=9，截止频率=275HZ） Token 6 相加器 Token 1,11,12,13,14 信号观察点—分析窗 3运行时间设置运行时间= 1秒；采样频率=8000HZ 4运行系统 在系统窗运行系统后，转到分析窗观察所设五个点的波形。 5在分析窗内绘出星座图 四16QAM运行结果 1 调制信号波形放大后如图： 2 原信号和解调后的信号 题目：基于MATLAB的正交振幅 调制与解调仿真 学生姓名： 学生学号： 系别： 专业： 届别： 指导教师： 电气信息工程学院制 2012年5月 基于MATLAB的正交振幅调制与解调仿真 学生： 指导老师： 电气信息工程学院 1课程设计的任务与要求 1.1课程设计的任务 本课程设计通过Matlab，Simulink软件来仿真正交振幅调制和解调，要求进一步理解QAM，并掌握Matlab，Simulink软件的使用。 1.2课程设计的要求 设计平台为Matlab集成环境，在Matlab，Simulink软件下输入仿真程序，运行该程序，观察波形前后的变化。独立完成所有的设计。 1.3课程设计的研究基础 正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM ）是一种高效的数字调制解调方式，它在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高数据传输、卫星通信等领域被广泛使用。 在多进制键控体制中，相位键控的带宽和功率占用方面都具有优势，即带宽占用小和比特信噪比要求低。因此，MPSK和MDPSK为人们所喜用。但是，在MPSK体制中，随着Ｍ的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容限随之减小，误码率难以保证。为了改善在M大时的噪声容限，发展出了QAM体制。在QAM体制中，信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制[1]。 正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM ）是一种振幅和相位联合键控。正交振幅调制是二进制的PSK、四进制的QPSK调制的进一步推广，通过相位和振幅的联合控制，可以得到更高频谱效率的调制方式，从而可在限定的频带内传输更高速率的数据。正交振幅调制（QAM）的一般表达式为 y(t)= A cos c w t+m B sin c w t 0≤t＜s T(1) m 上式由两个相互正交的载波构成，每个载波被一组离散的振幅｛ A｝、｛m B｝所调制， m 故称这种调制方式为正交振幅调制。式中， T为码元宽度；m=1,2,…,M,M为m A和m B s 电平数。 摘要 正交幅度调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛使用。 由于信道资源越来越紧张，许多数据传输场合二进制数字调制已无法满足需要。为了在有限信道带宽中高速率地传输数据，可以采用多进制(M进制，M>2)调制方式，MPSK则是经常使用的调制方式，由于MPSK的信号点分布在圆周上，没有最充分地利用信号平面，随着M值的增大，信号最小距离急剧减小，影响了信号的抗干扰能力。MQAM称为多进制正交幅度调制，它是一种信号幅度与相位结合的数字调制方式，信号点不是限制在圆周上，而是均匀地分布在信号平面上，是一种最小信号距离最大化原则的典型运用，从而使得在同样M值和信号功率条件下，具有比MPSK更高的抗干扰能力。 关键词：QAM 调制解调星座图误码率 目录 摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。前言 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。一基本原理 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 1.1硬件方面 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1.1芯片SHT10介绍.................................................................. 错误！未定义书签。 1.1.2 CC2530介绍........................................................................ 错误！未定义书签。 1.2软件方面 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2.1 zigbee协议介绍................................................................ 错误！未定义书签。 1.2.2 zigbee协议栈结构............................................................ 错误！未定义书签。二系统分析 .................................................................................................. 错误！未定义书签。三详细设计 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1 总体软件结构图............................................................................. 错误！未定义书签。 3.2硬件模块设计.................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3 编码 ................................................................................................ 错误！未定义书签。四总结 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。五参考文献 .................................................................................................. 错误！未定义书签。六致谢 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。附录 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。 IQ正交调制及星座图 一个信号有三个特性随时间变化：幅度、相位或频率。然而，相位和频率仅仅是从不同的角度去观察或测量同一信号的变化。人们可以同时进行幅度和相位的调制，也可以分开进行调制，但是这既难于产生更难于检测。但是在特制的系统中信号可以分解为一组相对独立的分量：同相(I)和正交(Q)分量。这两个分量是正交的，且互不相干的。 正交幅度调制(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度(π/2)的正弦波，因此被称作正交载波。这种调制方式因此而得名。 图1中的QAM调制器中I和Q信号来自一个信号源，幅度和频率都相同，唯一不同的是Q信号的相位与I信号相差90o。具体关系如下图所示，当I的幅度为1的时候，Q的幅度为0，而当I的幅度为0的时候，Q的幅度为1，两个信号互不相干，相位相差90o，是正交的。 模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。 I-Q的调变信号可由同相载波和90度相移的载波相加合成，在电路上下直接牵涉到载波相位的改变，所以比较好实现。其次，通常I-Q图上只有几个固定点，简单的数字电路就足以腾任编码的工作。而且不同调变技术的差异只在于 I-Q图上点的分布不同而已，所以只要改变I-Q编码器，利用同样的调变器，便可得到不同的调变结果。 I-Q解调变换的过程也很容易，只要取得和发射机相同的载波信号，解调器的方块图基本上只是调变器的反向而已。从硬件的开点而言，调变器和解调器的方块图上，没有会因为I-Q值的不同(不同的I-Q调变技术)而必须改变的部份，所以这两个方块图可以应用在所有的I-Q调变技术中。 QAM解调各点波形 正交幅度调制(QAM)及解调Matlab仿真实验目的： 1.掌握QAM及解调原理与特性； 2.了解星座图的原理及用途。 实验内容： 1.编写MATLAB程序仿真QAM及相干解调； 2.观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码上网关系； 3.观察I、Q调制过程中信号的变化； 4.观察星座图在不同噪声环境下的变化； 5.分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。 仿真代码： function project(N,p) %N为待仿真序列的长度 %p为产生1的概率 %====================== %首先产生随机二进制序列 N=input('输入二进制序列的长度：N='); p=input('输入产生1的概率：'); source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); figure(1); stem(source); axis([1 N -1 2]); %对产生的二进制序列进行QAM调制 [source1,source2]=Qam_modulation(source); %=============================== %画出星座图 figure(2); plot_astrology(source1,source2); %============================== %两路信号进行插值（8倍过采样） sig_insert1=insert_value(source1,8); sig_insert2=insert_value(source2,8); %================================ %画出两路信号的波形图 QAM正交幅度调制 QAM 所属分类：无线电电子学移动通信通信通信技术 提问添加摘要 QAM QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：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。 目录[隐藏] 1 简介 2 原理 3 产生 4 特点 5 应用 6 相关词条 7 参考资料QAM-简介 图1 4QAM、16QAM星座图、 64QAM星座图 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。 正交调幅信号有两个相通频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将，一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。 QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端 点。电平数m和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。 QAM-原理 QAM 在QAM（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号频率调制和数字信号的FSK（频移键控）也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。QAM 是一种矢量调制，将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（coswt和sinwt）上。这样与幅度调制（AM）相比，其频谱利用率将提高1倍。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比 实验七正交振幅调制 一、实验目的 1、了解正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation QAM）的组成 和基本原理。 2、观察QAM和PSK信号的星座图。 二、实验原理 正交振幅调制的原理框图如图7-1所示。 图7-1 从图7-1可以看到，输入端有两个信号A和B，cosωt和sinωt是互相正交的载波。发送端形成的正交振幅调制信号为： e0（t）=Acosωt+Bsinωt 式中cosωt项通常称为同相信号，或称I信号；sinωt项称为正交信号，或称Q信号。 若输入的基带信号为多电平时，那么便可以构成多电平正交振幅调制。16QAM 信号的产生，可以用两路正交的四电平振幅键控信号叠加而成。 QAM信号和PSK信号的振幅和初始相位关系可以用星座图表示。8QAM和8PSK 信号的星座图如图7-2所示。 图7-2 三、 实验设备 1、主机TIMS-301F 2、TIMS 基本插入模块 （1）TIMS-148音频振荡器（Audio Oscillator ） （2）TIMS-153序列产生器（Sequence Generator ） （3）TIMS-425正交模块（Quadrature Utilities ） 此模块集成了2个乘法器和1个加法器 （4）TIMS-422 M 进制编码器（M-level encoder ） M 进制编码器中包含串并转换，通过前面板上的两个开关控制，可产生两路不同的输出信号i branch 和q branch 。设置方式见表7-1。 3、计算机 4、Pico 虚拟仪器 四、 实验步骤 1、用Tims 系统中音频振荡器（Audio Oscillator ）、序列码产生（Sequence Generator ）、多电平编码（M-Level Encoder ）、正交模块（Quadrature Utilities ）组成如图7-3所示的M-QAM 和M-PSK 调制电路。 图7-3 QAM 调制电路 课程设计I 设计说明书 正交幅度调制（QAM）的设计与仿真 学生姓名 学号 班级 成绩 指导教师 数学与计算机科学学院2014年9月12日 课程设计任务书 2014 —2015学年第1学期 课程设计名称：课程设计I 课程设计题目：正交幅度调制（QAM）的设计与仿真 完成期限：自2014 年9 月1 日至2014 年9 月12 日共2 周 设计内容： 1.任务说明： 设计一种数字频带调制解调系统。 使用Matlab/Simulink仿真软件，设计一个选择的数字频带传输系统中的调制与解调系统。用示波器观察调制前后的信号波形；用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化；用误码测试模块测量误码率；最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。 2.要求： （1）设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道，接受滤波器模块以及信宿； （2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）； （3）熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，用Matlab/Simulink 实现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析（波形图、眼图和频谱图等）； （5）用示波器观察调制与解调各个阶段的波形图，并给出波形的解释说明； （6）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求书写课程设计说明书，能正确阐述和分析设计和设计结果。 3.参考资料： [1]邵玉斌. Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析. 北京:清华大学出版社, 2008 [2]张化光, 刘鑫蕊, 孙秋野. MATLAB/SIMULINK实用教程. 北京:人民邮电出版社, 2009 2FSK正交调制解调的设计与仿真实现 摘要：通信技术的发展为现代沟通交流提供了很大的便利，通信仿真技术是对设计的通信系统进行模拟仿真的一门科学技术，以提升系统的可用性。现代通信系统分为无线通信和有线通信，在各个领域发挥越来越重要的作用，MATLAB是实现通信仿真的重要技术手段，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。利用它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合通信系统和各种多速率系统，也可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。它是一个强有力的动态系统分析工具，可进行包括数字信号处理系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析。 关键词：2FSK正交调制解调；设计应用；仿真 1.MATLAB简介 MATLAB是目前流行的用于科学研究、工程计算的软件，起源于矩阵运算，并已经发展成为一种高度集成的计算机语言。MATLAB具有强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性，除具备卓越的数值计算能力之外，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真、实时控制等功能。 在通信领域MATLAB更是优势明显，因为通信领域中很多问题是研究系统性能的，传统的方法只有构建一个实验系统，采用各种方法进行测量，才能得到所需的数据，这样不仅需要花费大量的资金用于实验系统的构建，而且系统构建周期长，系统参数的调整也十分困难。而MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，免去构建实验系统的不便，而且操作十分简便，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下系统的性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有很多优势，MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。 2.数字调制2FSK 2FSK信号可以看作两个不同载频的ASK信号的叠加，2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。本次课程设计采用的是前面一种方法。目前常用的2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，相干 正交调制解调 为了提高频谱利用率，通信系统常采用正交调制。一般我们在教科书上看到的正交调制模型为： I(t)为同相支路(I路)的基带信号，Q(t)为正交支路(Q路)的基带信号。I路信号与载波相乘，Q路信号与载波相乘，然后将两路乘积加起来作为发送信号s(t)，即 。之所以Q路信号采用-sin是因为这样可以方便用等效复数基带模型来表示。接下来简要回顾一下等效复数基带模型。由于信道是模拟的，所以信道本身肯定不可能传输复数信号。输入信号包含相互独立的I/Q两部分，在理论分析上常用I(t)+jQ(t)来表示，即I路信号代表复数信号的实部，Q路信号代表复数信号的虚部，这就是正交调制的复数基带模型。如果我们将I/Q两路载波也用类似的方式表示为复数载波。则发送的信号实际上是复数基带信号与复数载波混频后的实部，即 与之相对应，接收端解调时需要采用下面的结构 注意到接收端解调时使用的I/Q两路载波需要与发送端一致，否则会造成解调错误。 好了，介绍完教科书上的内容，我们谈谈工程实现。笔者在工作中发现，实际在设计DDS查找表时，I路存储的为正弦波形，Q路存储的为余弦波形。这个事实上和我们在教科书看到的结构等效，因为I/Q 两路载波均为周期信号，只要二者相位相对关系不变，波形表初相的选择并不重要。比如相对于 只是绝对相位落后了，但是两路载波相位的相对关系不变，所以二者等价。 如果我们改变I/Q两路载波相位相对关系会怎样呢？举一个例子，也有大量的设备中采用这种载波结构，显然其相位相对关系发生了变化。这种变化对于基带解调有哪些影响呢？答案是极性。为了说明这个问题，我们假设信号s(t)就是一个单载波信号，则经过混频器和低通滤波器之后，I路解调输出为 ，而Q路解调输出为。显 ***************** 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年春季学期 ?通信系统仿真训练?课程设计 题目：正交幅度调制信号（QAM）调制解调系统的性能分析专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 本课设是对QAM通信系统的研究，通过系统实验对正交幅度调制解调的过程、原理及性能进行了论证、分析，利用通信系统仿真软件MATLAB对16QAM数字调制与解调过程进行了仿真，并给出了16QAM在加性高斯白噪声条件下的误码率。实验及仿真的结果证明，多进制正交幅度调制解调易于实现，且性能良好，是未来通信技术的主要研究方向之一，并有广阔的应用前景。 关键词：QAM; 调制与解调; MATLAB 前言 (3) 第一章绪论 (4) 1.1 QAM简介 (4) 1.2 QPSK系统的应用背景简介 (4) 1.3 MA TLAB7.0 (5) 第二章正交幅度调制解调原理 (6) 2.1正交幅度调制技术 (6) 2.2 16QAM调制解调原理 (7) 2.3 QAM的误码率性能 (10) 第三章正交幅度调制信号（QAM）调制解调分析与仿真 (11) 3.1对系统进行分析与设计 (11) 3.2产生随机信号 (12) 3.2.1产生随机二进制数据序列 (12) 3.2.2准备调制 (12) 3.316QAM调制 (13) 3.4加入高斯白噪声 (14) 3.5 眼图绘制 (15) 3.6QAM性能分析 (16) 3.6.1 16QAM抗噪声性能仿真 (16) 3.6.2 16QAM信号QPSK信号的性能比较 (17) 总结 (20) 参考文献 (21) 附录：源程序 (22) 致谢 (25) 通信与电子工程学院 实验教师预作报告 实验课名称：通信系统仿真设计实验 项目名称：正交幅度调制 教学班级： 教师姓名： 实验地点： 实验二十 正交幅度调制 一、实验目的及要求 1.掌握通用正交幅度调制解调的原理。 2.通过时域、频域波形分析系统性能。 二、实验环境 计算机，带Windows 操作系统 三、实验原理 正交幅度调制通常简写为MQAM 。正交幅度键控是指用两个正交的载波分别以幅移键控独立地传输两个数字信息的一种方式。他利用两个已调载波信号在相同频带内的频谱正交特性，来实现两路并行的、独立的数字信息传输。从星座图的角度来说，这种方式将幅度与相位参数结合起来，充分的利用整个信号平面，将矢量端点重新合理地分布；因此，可以在不减小各端点位置最小距离的情况下，增加信号矢量的端点数目，提高系统的抗干扰能力。 MQAM 调制器的一般框图如下： MQAM 解调器的一般框图如下： 四、实验内容及步骤： 1.通用正交幅度调制系统 通用正交幅度调制系统模型如下： 在通用正交幅度调制仿真系统中激活解调器后，通过“Look under mask ”在基带解调器之前连接上一个星座图仪，仿真时可观察信号的星座图，通用正交幅度调制解调器原理图如下： 2. 矩形正交幅度调制 通用正交幅度调制系统模型如下： 在通用正交幅度调制仿真系统中激活解调器后，通过“Look under mask”在基带解调器之前连接上一个星座图仪，仿真时可观察信号的星座图，通用正交幅度调制解调器原理图如下： 五、数据处理及实验结果 1.通用正交幅度调制 2.矩形正交幅度调制 六、实验结果讨论 R-QAM（矩形正交幅度调制）参数设置中的Normalization method（归一化方法）的不 同方式对应着不同的发射功率及信号空间中点之间的最小距离有不同的取值。 正交振幅调制与解调仿真分析 摘要：MATLAB由于其强大的功能而被广泛应用于很多工程技术领域，尤其在通信和信息处理领域更有其突出地位。众所周知，在物理级的产品作出之前，先用MATLAB进行这种电子产品的输入输出以估计这种产品的性能好坏，从而可以看出什么地方需要从新设计，什么地方需要优化等来进一步提高系统的性能，因此，伴随着现代通信系统与日俱增的复杂性，这种通信系统的仿真分析也变得尤其重要。本文介绍了利用MATLAB进行正交振幅调制与解调的仿真分析，仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。 关键词：调制与解调；QAM；Simulink；MATLAB 1引言 本课程设计主要是学会运用MATLAB中的Simulink来实现数字基带信号的模拟传输。在知道其传输原理的情况下，将仿真电路到Simulink之中。并且对正交振幅调制、解调过程的频谱和波形的分析，同时在无噪声和有噪声的进行分析，加入高斯白噪声，瑞利噪声，莱斯噪声分析调制解调后的频谱、波形，观察其误码率。 1.1 课程设计的目的 首先了解和掌握MATLAB中Simulink平台的使用；其次了解正交振幅基本电路的调制与解调的仿真，加入噪声后观察其频谱和波形的变化，同时检测其误码率 1.2 课程设计的要求 设计平台为MATLAB7.0集成环境。 在Simulink下构建调制解调仿真电路，用示波器观察调制前后的信号波形，频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化，误码测试仪测量误码率。 在调制解调电路上加入噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：a 用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道，b 用高斯白噪声模拟有线信道，c 用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设置为0.2，分别观察此时的误码率与无噪声时的误码率有何区别。 独立完成所有的设计。 2 设计原理 数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB 网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。 2.1 QAM调制技术 在QAM（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号频率调制和数字信号的FSK（频移键控）也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。 有关PSK和FSK方面的知识在本系列丛书《网络工程师必读——网络工程基础》一书中有详细介绍，参见即可。 QAM是一种矢量调制，将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（cos wt和sin wt）上。这样与幅度调制（AM）相比，其频谱利用率将提高1倍。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小 正交幅度调制（QAM） 这篇指南是NI公司射频与通信演示系列的一部分。这个系列中的每篇指 南，都会通过讲解理论并提供示例VI作为实际例子，来介绍射频和通信领 域中的特定概念。这篇指南包含了对射频、无线和高频信号及系统的介绍。 欲获取指南的完整清单，请返回到NI 射频与通信示例的主页面或NI射频测量基础的子页面上。 简介 很多通信协议中都实现了正交幅度调制，即QAM。现有的协议，如802.11b无线以太网（Wi-Fi）协议和数字视频广播（DVB）协议都使用了64-QAM调制。另外，新兴的无线技术如WiMAX、802.11n和HSPDA/HSUPA(一种新型的蜂窝网络数据标准)等也将实现QAM。由于QAM在现有和新兴技术的广泛应用，所以理解QAM调制算法十分的重要。 QAM调制涉及到通过周期性的调整正弦电磁波的相位和幅度来发送数字信息。相位和幅度的每一种组合都被称为一个符号，并且代表一个数字比特流。首先，我们将讨论用于不断调整载波相位和幅度的硬件实现。然后，我们将讨论每个符号相关的二进制值。 硬件实现 在硬件层面上，正交幅度调制（QAM）要求改变正弦载波的相位和幅度。最简单的方法之一是产生两个相位相差90°的正弦波进行合成。只要调整任意一个信号的幅度，我们就可以影响到最后合成信号的相位和幅度。 这两个载波信号表示了信号的I成分和Q成分。每个信号可以单独的表示如下： (φ I=和) ASin Q= ACos ) (φ 上面的信号I是同相成分，而Q则是正交成分。注意，因为这两个信号之间的相位相差90°，所以它们被表示成正弦和余弦的形式，。通过上面的两个定义，我们把两个信号相减，得到： 上面的等式告诉我们，得到的结果是一个周期性信号，它的相位可以通过改变I和Q的幅度来调整。因此，通过调整两个合成信号的幅度，我们可以对载波信号进行数字调制。 在下图中显示了用于产生IF（中频）信号的硬件方框图。在正交调制器方框中，我们可以看到I信号和Q信号在叠加之前先与LO(本地晶振)混频。同时，两个本地晶振之间的相位也是精确的相差90°。正交振幅调制
幅度调制与相位调制
SystemView16进制正交振幅调制(16QAM)
正交调制解调
实验-正交幅度调制16QAM
基于matlab的正交振幅调制与解调
：正交幅度调制信号(QAM)调制解调系统的性能分析
IQ正交调制及星座图
正交幅度调制(QAM)及解调Matlab仿真讲解
QAM正交幅度调制
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