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第一章信号通过系统的仿真1.若x(t)=（1/（2л）1/2）e-t2/2，t∈[a,b],将x(t)进行周期拓展，信号周期为T(可任意设置)，计算和描绘出期信号x(t)的幅度和相位频谱。
实验结果：(以下所示为a=-6,b=6,n=24,tol=的图形)(1)已知信号幅度谱(2)已知信号相位谱2.信号定义为x(t)= cos(2л*47t)+cos(2л*219t), 0≤t≤100, 其它假设信号以1000抽样/秒进行抽样。
用MATLAB设计一个低通Butterworth滤波器。
确定并绘出输出的功率谱和输入功率谱比较（滤波器的阶数及截频可自行确定）。
实验结果：(以下为阶数=4，截频=100Hz的图形)(1)输入信号功率谱密度(2)输出信号功率谱密度第二章随机过程仿真1．从下式的递归关系中产生一个高斯马尔可夫过程的1000个（等间距）样本的序列Xn=+ωn n=1,2,…1000，式中X0=0，ωn是一个零均值，方差为1，独立的随机变量序列。
绘出序列{ Xn，1≤n≤1000}与时序n的关系及相关函数N-mRx(m)=1/(N-m)ΣXn Xn+m m=0,1,…50 式中N=1000.n-1实验结果：(1)高斯——马尔可夫过程(2)高斯马尔可夫过程的自相关函数2.假设一个具有抽样序列{X(n)}的白噪声过程通过一个脉冲响应如下所示的线性滤波器nh(n)= ，n≥00， n<0求输出过程{Y(n)}的功率谱和自相关函数Ry(τ)。
实验结果：(1)输出的功率谱(2)输出的自相关第三章模拟调制仿真1．用MATLAB软件仿真AM调制。
被调信号为1, (t0/3)>t>0;m(t)=-2, (t0/3)≤t≤(2*t0/3);0, 其它;利用AM 调制方式调制载波。
假设t0=,fc=250hz；调制系数a=。
实验结果：1)调制信号、载波、已调信号的时域波形2)已调信号的频域波形2.被调信号为1, t0/3>t>0;m(t)=-2, t0/3<= t<2*t0/3;0, 其它;采用频率调制方案。
一、设计任务任务：使用 MATLAB 软件，实现对 QAM 系统调制与解调过程的仿真，并分析系统的可靠性。
二、实验内容（1）对原始信号分别进行 4QAM 和 16QAM 调制，画出星座图；（2）采用高斯信道传输信号，画出信噪比为 13dB 时，4QAM 和 16QAM 的接收信号星座图；（3）画出两种调制方式的眼图；（4）解调接收信号，分别绘制 4QAM 和 16QAM 的误码率曲线图，并与理论值进行对比；（5）提交详细的设计报告和实验报告。
三、设计原理QAM 调制原理：QAM 调制是把 2ASK 和 2PSK 两种调制技术结合起来的一种调制技术，使得带宽得到双倍扩展。
QAM 调制技术用两路独立的基带信号对频率相同、相位正交的两个载波进行抑制载波双边带调幅，并将已调信号加在一起进行传输。
nQAM 代表 n 个状态的正交调幅，一般有二进制（4QAM）、四进制（16QAM）、八进制（64QAM）。
我们要得到多进制的 QAM 信号，需将二进制信号转换为 m 电平的多进制信号，然后进行正交调制，最后相加输出。
正交调制及相干解调原理框图如下：QAM 调制说明：MQAM 可以用正交调制的方法产生，本仿真中分别取 M=16 和 4。
M=16 时，进行的是幅度和相位相结合的 16 个信号点的调制。
M=4 时，进行的是幅度和相位相结合的 4 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。
四、实验步骤：（1）我们整个代码编写为 MQAM 格式，在刚开始时，会询问选择 4QAM 还16QAM，然后开始运行。
（2）首先生成一个随机且长度为 n*k 的二进制比特流。
（3）在 MATLAB 中 16QAM 调制器要求输入的信号为 0~M-1 这 1M 个值，所以需要用函数 reshape 和 bi2de 将二进制的比特流转换为对应的十进制这 M 个值。
基于systemview的MSK和QAM的调制与解调⽬录绪论 0第⼀章、Systemview软件简介 (2)1.1 System view软件简介 (2)1.2 System view软件的特点 (2)1.3 System View的图标库 (3)1.4 System View的系统设计窗⼝ (3)第⼆章最⼩频移键控（MSK）系统的设计 (5)2.1 MSK的基本原理 (5)2.2 MSK的调制原理 (6)2.3 MSK的解调原理 (9)第三章正交振幅（QAM）系统的设计 (12)3.1 MSK的基本原理 (12)3.2 QAM的调制解调原理 (14)3.3 16QAM解调模块的模型建⽴与仿真 (16)3.3.1 相⼲解调 (16)3.3.2 锁相环解调 (16)⼩结 (21)参考⽂献 (22)致谢 (23)华东交通⼤学课程设计绪论数字通信系统,按调制⽅式可以分为基带传输和带通传输。
所谓调制，是⽤基带信号对载波波形的某参量进⾏控制，使该参量随基带信号的规律变化从⽽携带消息。
对数字信号进⾏调制可以便于信号的传输；实现信道复⽤；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。
随着数字通信的迅速发展，各种数字调制⽅式也在不断地改进和发展，现代通信系统中出现了很多性能良好的数字调制技术。
⽬前实际通信系统中常使⽤的⼏种现代数字调制技术⾸先有⼏种恒包络调制，主要包括偏移四相相移键控（OQPSK）、π/4四相相移键控（π/4 -QPSK）、最⼩频移键控（MSK）和⾼斯型最⼩频移键控（GMSK）；然后是正交幅度调制（QAM），它是⼀种不恒定包络调制。
最后是多载波调制，其中最重要的是正交频分复⽤（OFDM）。
本⽂主要介绍MSK和QAM的原理，System View的使⽤⽅法，以及通过System View仿真软件对QAM、MSK数字调制及解调电路各功能模块的⼯作原理进⾏分析，提出QAM、MSK数字调制及解调电路的设计⽅案，选⽤合适的模块对所设计系统进⾏仿真并对仿真结果进⾏分析。
16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是一种常见的调制方式，其在数字通信领域有着广泛的应用。
解调则是将经过调制的信号恢复为原始信号的过程。
在16QAM信号解调中，信噪比是一个非常重要的因素，它直接影响着信号的解调质量。
本文将从信号解调的基本原理入手，深入探讨16QAM信号解调所需的信噪比。
一、信号解调的基本原理信号解调是将经过调制的信号通过解调器还原为原始信号的过程。
在数字通信中，常见的调制方式包括PSK（Phase Shift Keying），QAM等。
而16QAM则是一种常见的QAM调制方式，它将信号分为16个不同的相位和振幅组合，共有16种不同的符号。
解调时，需要根据接收到的信号，找到最接近的一个符号，从而恢复原始信号。
而解调的质量则取决于信噪比的大小。
二、信噪比的定义和意义信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）是指信号与噪声功率之比，它是衡量信号质量的重要指标。
信噪比越大，表示信号占据的功率相对于噪声更大，信号质量也就越好。
在数字通信中，信噪比直接影响着解调的精确度和误码率。
提高信噪比是提高解调质量的关键。
三、16QAM信号解调所需的信噪比在16QAM信号解调中，信噪比是决定解调质量的关键因素之一。
一般来说，信噪比越大，解调精度越高，误码率也就越低。
具体来说，16QAM信号解调所需的信噪比取决于以下几个因素：1. 符号间距（Symbol Spacing）：在16QAM中，不同符号之间的距离越大，相互干扰的可能性也就越小。
如果符号间距较大，解调器对信噪比的要求也就相对较低。
2. 带宽（Bandwidth）：信号的带宽也会影响信噪比的大小。
一般来说，带宽越宽，信号能携带的信息也就越多，此时解调器对信噪比的要求也就相对较高。
3. 功率（Power）：信号的功率大小也会直接影响信噪比的大小。
功率越大，信号所占据的比例也就越大，此时解调器对信噪比的要求也就相对较低。
卫星通信中的高阶调制技术研究张曼倩;刘健;杨博;邹光南【摘要】In this paper we sum up the high order modulation technologyfor the satellite communication protocol GMR-1 and DVB, study the principle of 16QAM, 16APSK, 32APSK modulation, analyze the satellite channel models, build AWGN channel and Rician-K channel by using Matlab that simulate the transceiver of these high order modulation signals and acquire different modulation error performance results under different channel environment, The simulation result has a certain significance on the actual satellite communication systems which adopt higher order modulation technology.%总结了卫星通信协议GMR-1、DVB中的高阶调制技术，研究了16QAM、16APSK、32APSK调制原理，分析了卫星信道模型，利用Matlab分别搭建AWGN信道和Rician-K信道下各高阶调制信号的收发，得到不同的调制方式在不同信道或在不同衰落因子同一信道下的误码性能。
本文的仿真结果对实际卫星通信系统采用高阶调制技术有着一定的借鉴意义。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(000)021【总页数】4页(P114-117)【关键词】卫星通信;高阶调制;衰落信道;误码性能【作者】张曼倩;刘健;杨博;邹光南【作者单位】航天恒星科技有限公司北京 100086;航天恒星科技有限公司北京100086;航天恒星科技有限公司北京 100086;航天恒星科技有限公司北京100086【正文语种】中文【中图分类】TN91卫星通信系统对地面通信系统有着补充的作用，在一些紧急的灾害、战争情况下尤为重要。
AWGN信道下数字通信系统的蒙特卡洛仿真（基于matlab）数字通信理论课程设计⼀、实验⽬的：1、加深对AWGN 信道下数字通信系统的理解。
2、掌握数字通信系统蒙特卡洛仿真的基本⽅法。
⼆、实验内容：在AWGN 信道下，完成16QAM 系统的误⽐特率性能仿真，绘制系统的BER 曲线，并与理论计算的结果进⾏对⽐。
具体包括如下内容：1、编写程序⽣成随机的⼆元⽐特序列，该序列由{0,1}构成。
2、根据所选择的调制⽅式，将⽐特序列映射为星座图上的点。
3、将所⽣成的信号通过AWGN 信道进⾏传输，编写程序实现随机的加性⾼斯⽩噪声过程，并完成对信号的加噪。
4、实现接收机的解调、检测与判决算法。
要求使⽤相⼲接收机，最⼤似然检测。
5、在不同的⽐特信噪⽐（0/b E N ）的条件下统计系统的⽐特错误概率（BER ），画出BER 随0/b E N 变化的曲线。
0/b E N 的变化范围选为0~10dB 。
6、在同⼀幅图中画出理论曲线，并将两者进⾏对⽐。
三、实验要求：1、利⽤计算机仿真完成上述实验。
可以使⽤Matlab 、C 、C++或任何⼀种编程语⾔，但不允许使⽤已有的通信系统仿真模块，例如SIMULINK 中已有的模块。
2、要求画出系统框图，说明仿真流程，给出仿真结果，提供理论的误码率结果及推导过程，进⾏必要的分析和讨论，并在附录中提供程序源代码，列出参考⽂献。
四、实验原理： 1、蒙特卡罗仿真（1）基本概念Monte Carlo 仿真⽅法是通过⼤量的计算机模拟来检验系统的动态特性并归纳出统计结果的⼀种随机分析⽅法，它包括伪随机数的产⽣，Monte Carlo 仿真设计以及结果解释等内容，其作⽤在于⽤数学⽅法模拟真实物理环境，并验证系统的可靠性与可⾏性。
（2）基本⽅法Monte Carlo仿真⽅法⼜称统计实验⽅法，它是⼀种采⽤统计抽样理论近似求解数学、物理及⼯学问题的⽅法。
它解决问题的基本思想是，⾸先建⽴与描述该问题相似的概率模型，然后对模型进⾏随机模拟或统计抽样，在利⽤所得到的结果求出特征的统计估计值作为原问题的近似解，并对解的精度做出某些估计。
基于卫星信道的MAPSK调制方法研究郭淑霞;韩前进【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(20)7【摘要】针对宽带卫星通信中信道降雨衰落的非线性特性,研究了多进制幅度移相键控MAPSK调制方法,该方法通过对调制信号星座采取非对称的优化设计方法,有效抵抗了降雨衰落的非线性影响,提高了卫星通信的可靠性,并对该方法进行了仿真验证；仿真结果表明:在基于Mie散射理论建立的雨衰信道模型下,当信噪比大于20dB时,16APSK的误码率明显低于16QAM的误码率,因此在受雨衰影响的卫星通信信道中,16 APSK调制方法与16QAM调制方法相比可以有效地抵抗降雨衰落的影响.%Broadband satellite communications for the decline of Channel rainfall nonlinearity of the multi —band amplitude modulated phase shift keying MAPSK method by asymmetric modulation signal constellation design optimization, effective against a decline of non — rainfall linear effect, improve the reliability of satellite communications, and simulation. Simulation results show that: in the theory of scattering of rain attenuation based on channel conditions, when the signal to noise ratio greater than 20dB when, 16APSK 16QAM bit error rate was significantly lower than the error rate, and therefore affected by rain attenuation of satellite communication channel, 16APSK coded modulation with 16QAM modulation can effectively resist the rain compared to the impact of the decline.【总页数】3页(P1974-1976)【作者】郭淑霞;韩前进【作者单位】西北工业大学无人机特种技术重点实验室,西安 710065;西北工业大学无人机特种技术重点实验室,西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TN927【相关文献】1.基于卡尔曼滤波的卫星信道参数跟踪方法研究 [J], 仵国锋;季仲梅;胡捍英;刘洛琨2.基于水声信道的MAPSK-TCM编码调制技术研究 [J], 郭淑霞;仵敏娟;黄建国3.基于卫星信道的APSK调制研究 [J], 宫晓妍;刘建伟;杨友福4.基于核密度估计的MAPSK调制信号识别 [J], 龙章勇;商晨;兰海翔;袁咏仪;刘苏扬5.MQAM及MAPSK调制体制对比研究 [J], 龙章勇;卢涵宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
16QAM和16PSK信号的MATLAB仿真及性能对比
于丹，李亚儒
一．16QAM信号 M进制正交幅度调制信号（MPSK）是由两个正交载波的多电平振幅键控信号叠加而成的，它与MPSK信号的不同之处在于两个支路的多电平幅度序列是相互独立的。
发送机原理图：
接收机原理图： 16QAM信号的仿真过程： 1.产生一个随机的二进制的比特流。 利用randint函数产生代表原始信号的二进制比特序列，此处比特流的长度设为100000，并画出前50个比特的信号图：
2.将二进制比特流转换成对应的十六进制信号 MATLAB 中的16QAM调制器要求输入的信号为0-15这16个值，因此需要将原始的二进制比特流每4个比特转换为相应的16个值，这一步中用到的函数主要包括reshape和bi2de。
3．用16QAM调制器对信号进行调制并画出信号的星座图 利用modem.qammod函数生成16QAM调制器，并对上一步生成的信号进行调制。
4．在16QAM信号中加入高斯白噪声 信号通过awgn信道之后相当于在信号上加入了高斯白噪声，这一步假设Eb/No=15db。
5．画出通过信道之后接收信号的星座图 利用scatterplot函数画出信号的星座图。
6．生成信号眼图 利用eyediagram函数画出经过信道之后接收信号的眼图。
7．16QAM信号的解调 利用demodulate和modem.qamdemod函数生成解调器，对接收到的信号进行解调，并将16进制信号转化成二进制比特流信息。
8．计算误码率 将最终得到的比特流信息和原始发送的比特流信息进行对比，最终计算出误码率。
相应的MATLAB程序代码如下 M=16; k=log2(M); n=100000; %比特序列长度 samp=1; %过采样率 x=randint(n,1); %生成随机二进制比特流 stem(x(1:50),'filled'); %画出相应的二进制比特流信号 title('二进制随机比特流'); xlabel('比特序列');ylabel('信号幅度');
x4=reshape(x,k,length(x)/k); %将原始的二进制比特序列每4个一组分组，并排列成k行length(x)/k列的矩阵 xsym=bi2de(x4,'left-msb'); %将矩阵转化为相应的16进制信号序列 figure; stem(xsym(1:50)); %画出相应的16进制信号序列 title('16进制随机信号'); xlabel('信号序列');ylabel('信号幅度');
y=modulate(modem.qammod(M),xsym); %用16QAM调制器对信号进行调制 scatterplot(y); %画出16QAM信号的星座图 text(real(y)+0.1,imag(y),dec2bin(xsym)); axis([-5 5 -5 5]);
EbNo=15; %假设Eb/No=15db; snr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(nsamp); %信噪比 yn=awgn(y,snr,'measured'); %加入高斯白噪声 h=scatterplot(yn,nsamp,0,'b.'); %经过信道后接收到的含白噪声的信号星座图 hold on; scatterplot(y,1,0,'k+',h); %加入不含白噪声的信号星座图 title('接收信号星座图'); legend('含噪声接收信号','不含噪声信号'); axis([-5 5 -5 5]); hold off;
eyediagram(yn,2); %眼图 yd=demodulate(modem.qamdemod(M),yn); %此时解调出来的是16进制信号 z=de2bi(yd,'left-msb'); %转化为对应的二进制比特流 z=reshape(z.',numel(z),1);
[number_of_errors,bit_error_rate] = biterr(x,z) %计算误码率
程序运行结果如下： number_of_errors = 0 bit_error_rate =
0 图1-1 图1-2 图1-3
图1-4 图1-5 二．16PSK信号 多进制相位键控MPSK是利用载波的相位变化来传递信息的调制方式。 发送机原理图： 16PSK接收机原理图： 16PSK信号的仿真： 16PSK信号的仿真过程与16QAM类似，基本流程是相同的，如下所述： 1.产生一个随机的二进制的比特流。 2.将二进制比特流转换成对应的十六进制信号。 3．用16PSK调制器对信号进行调制并画出信号的星座图。 4．在16PSK信号中加入高斯白噪声。 5．画出通过信道之后接收信号的星座图。 6．生成信号眼图。 7．16PSK信号的解调。 8．计算误码率。
仿真过程中所使用的为16PSK调制器和16PSK解调器，并且为了更好的与16QAM信号的调制解调进行对比，在用MATLAB代码实现仿真的时候最好是利用16QAM仿真过程中生成的二进制比特流。这样，使用相同的信号源进行仿真得出的结果更具有对比性。
相应的MATLAB程序代码如下： stem(x(1:50),'filled'); %随机二进制比特流直接采用16QAM中生成的比特流 title('二进制随机比特流'); xlabel('比特序列');ylabel('信号幅度');
x4=reshape(x,k,length(x)/k); %将原始的二进制比特序列每4个一组分组，并排列成k行length(x)/k列的矩阵 xsym=bi2de(x4.’,'left-msb'); %将矩阵转化为相应的16进制信号序列 figure; stem(xsym(1:50)); %画出相应的16进制信号序列 title('16进制随机信号'); xlabel('信号序列');ylabel('信号幅度');
y=modulate(modem. pskmod(M),xsym); %用16PSK调制器对信号进行调制 scatterplot(y); %画出16PSK信号的星座图 text(real(y)+0.1,imag(y),dec2bin(xsym)); axis([-5 5 -5 5]);
EbNo=15; %假设Eb/No=15db; snr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(nsamp); %信噪比 yn=awgn(y,snr,'measured'); %加入高斯白噪声
h=scatterplot(yn,nsamp,0,'b.'); %经过信道后接收到的含白噪声的信号星座图 hold on; scatterplot(y,1,0,'k+',h); %加入不含白噪声的信号星座图 title('接收信号星座图'); legend('含噪声接收信号','不含噪声信号'); axis([-5 5 -5 5]); hold off; eyediagram(yn,2); %眼图 yd=demodulate(modem.pskdemod(M),yn); %此时解调出来的是16进制信号 z=de2bi(yd,'left-msb'); %转化为对应的二进制比特流 z=reshape(z.',numel(z),1);
[number_of_errors,bit_error_rate] = biterr(x,z) %计算误码率
程序运行结果如下： number_of_errors = 121 bit_error_rate = 0.0012 图2-1
图2-2 图2-3
图2-4 图2-5
三．综合分析： 在对相同的二进制信息比特流进行调制解调仿真的过程中，我们设定两种调制方式下都有Eb/No=15db，在这两个前提条件下，我们来比较16QAM和16PSK调制方式的性能优劣。 首先看仿真的误码率结果，16QAM的误码率为0，而16PSK的误码率为0.0012，显然16QAM的误码性能优于16PSK调制信号。而事实上在我们仿真的过程中当设定Eb/No=13db时16QAM的误码率已经为零了。 其次看两种调制方式仿真的星座图，图1-4和图2-4，从图中明显可以看出16QAM信号相邻两个信号的距离大于16PSK相邻两信号之间的距离。 再次看两种调制方式的眼图，由仿真图1-5和图2-5明显可以看出16QAM信号的眼图优于16PSK的眼图，在图中可以看出当Eb/No=15db时16QAM信号的眼图还比较清晰，性能比较好。而16PSK信号的眼图基本闭合，性能不良。 带宽利用率方面，在相同的二进制信息比特流的情况下，16QAM和16PSK信号的带宽利用率相同，均为2/)(log2M。 综上所述，16QAM信号的总体性能明显优于16PSK信号。
补充： 本组成员包括于丹和李亚儒，本实验是我们两个人共同合作完成的结果。我们两人之前基本没有使用过MATLAB，从学习MATLAB到查找通信资料，到查找以及使用相关的通信工具函数，最终能完成本次实验与我们良好的沟通与合作是分不开的。MATLAB代码的编写是两人讨论完成的，其中16QAM部分主要由于丹编写，16PSK部分主要由李亚儒编写，并且于丹负责完成本次实验报告的初稿，李亚儒负责最后的修订补充。
