通原软件实验二：16QAM调制与解调

通信原理课程设计报告书课题名称16QAM 调制与解调的MATLAB 实现及调制性能分析姓 名学 号 学 院 通信与电子工程学院专 业 通信工程 指导教师李梦醒2012年 01 月 01日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2009级通信工程专业通信原理课程设计16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能分析（1） 掌握16QAM 调制与解调的原理。

（2） 掌握星座图的原理并能熟悉星座图的应用。

（3） 熟悉并掌握MATLAB 的使用方法。

（4） 通过对16QAM 调制性能的分析了解16QAM 调制相对于其它调制方式的优缺点。

2 设计原理正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM ）是一种振幅和相位联合键控。

虽然MPSK 和MDPSK 等相移键控的带宽和功率方面都具有优势，即带宽占用小和比特噪声比要求低。

但是由图1可见，在MPSK 体制中，随着8/15π图 1 8PSK 信号相位M 的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容限随之减小，误码率难于保证。

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。

这种信号的一个码元可以表示为0()cos() (1)k k k s t A t kT t k T ωθ=+<≤+ （2—1）式中：k=整数；k A 和k θ分别可以取多个离散值。

式（2—1）可以展开为00()cos cos sin sin k k k k k s t A t A t θωθω=- （2—2）令 X k = A k cos θk ， Y k = -A k sin θk 则式（2—1）变为00()cos sin k k k s t X t Y t ωω=+ （2—3）8/5π8/3π8/π8/7π8/9π8/11π8/13πk X 和k Y 也是可以取多个离散的变量。

通信专业课程设计二太原科技大学课程设计（论文）设计(论文)题目：16 QAM的调制解调姓名学号班级学院指导教师2012年 1月 4 日太原科技大学课程设计（论文）任务书学院（直属系）：电子信息工程学院时间： 2012年12月19日16QAM的调制与解调摘要随着无线通信频带日趋紧张，研究和设计自适应信道调制技术体制是建立宽带移动通信网络的关键技术之一。

正交振幅调制技术（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。

过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起了人们的重视。

本文首先简单简绍了QAM调制解调系统和Simulink的工作原理。

然后利用Simulink 对16QAM调制系统进行仿真,不但得到了信号在加噪前后的星座图、眼图，而且在信噪比变化条件下,得到了16QAM系统的误码率。

最后，在简单做了一个2DPSK系统仿真之后，将它与16QAM系统进行了比较，并得出了16QAM是一种相对优越的调制解调系统这一结论。

关键词：QAM ；SIMULINK ；仿真； 2DPSK ；误码率目录摘要........................................................................ 第1章绪论.. 01.1 QAM简介 01.2 SIMULINK 01.3 SIMULINK与通信仿真 (1)第2章正交振幅调制 (2)2.1 MQAM信号的星座图 (2)2.2 16QAM的调制解调原理 (4)2.3 16QAM的改进方案 (5)第3章 16QAM调制解调系统实现与仿真 (7)3.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 (9)3.1.1 信号源 (9)3.1.2 串并转换模块 (9)3.1.3 2/4电平转换模块 (10)3.1.4 其余模块 (12)3.1.5 调制系统的实现 (13)3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 (14)3.2.1 相干解调 (14)3.2.2 4/2电平判决 (15)3.2.3 并串转换 (17)参考文献 (20)第1章绪论1.1 QAM简介在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。

通信专业课程设计二太原科技大学课程设计（论文）设计(论文)题目：16 QAM的调制解调姓名学号班级学院指导教师2012年 1月 4 日太原科技大学课程设计（论文）任务书学院（直属系）：电子信息工程学院时间： 2012年12月19日16QAM的调制与解调摘要随着无线通信频带日趋紧张，研究和设计自适应信道调制技术体制是建立宽带移动通信网络的关键技术之一。

正交振幅调制技术（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。

过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起了人们的重视。

本文首先简单简绍了QAM调制解调系统和Simulink的工作原理。

然后利用Simulink 对16QAM调制系统进行仿真,不但得到了信号在加噪前后的星座图、眼图，而且在信噪比变化条件下,得到了16QAM系统的误码率。

最后，在简单做了一个2DPSK系统仿真之后，将它与16QAM系统进行了比较，并得出了16QAM是一种相对优越的调制解调系统这一结论。

关键词：QAM ；SIMULINK ；仿真； 2DPSK ；误码率目录第1章绪论1.1 QAM简介在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。

近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。

正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就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。

过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。

QAM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。

16QAM调制与解调一、实验目的1 掌握16QAM调制与解调原理。

2 掌握systemview仿真软件使用方法3 设计16QAM调制与解调仿真电路，观察同相支路、正交支路波形及16QAM 星座图。

二、仿真环境Windows98/2000/XPSystemView5.0三、16QAM调制解调原理方框图1．16QAM调制原理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得到的信号。

它是2ASK体制的推广，和2ASK相比，这种体制的优点在于信息传输速率高。

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。

16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。

这里采用正交调幅法。

16QAM正交调制的原理如下图1所示。

图1 16QAM 调制器图中串/并变换器将速率为R b 的二进制码元序列分为两路,速率为R b /2.2-4电平变换为R b /2的二进制码元序列变成速率为R S =R b /log 216的4个电平信号,4电平信号与正交载波相乘,完成正交调制,两路信号叠加后产生16QAM信号.在两路速率为R b /2的二进制码元序列中,经2-4电平变换器输出为4电平信号,即M=16.经4电平正交幅度调制和叠加后,输出16个信号状态,即16QAM. R S =R b /log 216=R B /4.2.16QAM 解调原理16QAM 信号采取正交相干解调的方法解调，解调器首先对收到的16QAM 信号进行正交相干解调，一路与t c ωcos 相乘，一路与t c ωsin 相乘。

然后经过低通滤波器，低通滤波器LPF 滤除乘法器产生的高频分量，获得有用信号，低通滤波器LPF 输出经抽样判决可恢复出电平信号。

16QAM 正交相干解调如图2所示。

北邮通原软件实验报告16QAM.....实验一：16QAM调制与解调实验目的熟悉16QAM信号的调制与解调，掌握SYSTEMVIEW软件中，观察眼图与星座图的方法。

强化SYSTEMVIEW软件的使用，增强对通信系统的理解。

实验原理16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式。

16QAM调制原理方框图：图一16QAM调制框图16QAM解调原理方框图：图二16QAM解调框图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得到的信号。

它是2ASK体制的推广，和2ASK相比，这种体制的优点在于信息传输速率高。

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。

16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。

在这里我们使用第一种方法。

16QAM信号的星座图：图三16QAM星座图上图是16QAM的星座图，图中f1(t)和f2(t)是归一化的正交基函数。

各星座点等概出现。

星座图中最近的距离与解调误码率有很密切的关系。

上图中的最小距离是dmin=2。

16QAM的每个星座点对应4个比特。

哪个星座点代表哪4比特，叫做星座的比特映射。

通常采用格雷映射，其规则是：相邻的星座点只差一个比特。

实验所需模块连接图如下所示：图四模块连接图各个模块参数设置：属性类型参数设置0,2SourcePNseqAmp=1V；Rate=10Hz；Levels=4 4,13SourceSinusiodAmp=1V；Rate=100Hz12SourceGaussNoiseStdDev=0V;Mean=0V5,7,9,10Multipler——————3Adder——————17,18OperatorLinearSysButterworth,3Poles,fc=10Hz19,14,15Sink——————设置系统时间为20Sec（观察眼图），仿真频率1000Hz实验步骤按照实验所需模块连接图，连接各个模块设置各个模块的参数：信号源部分：PN序列发生器产生双极性NRZ序列，频率10HZ 图五信号源设置示意图载频：频率设置为100Hz。

目录一、设计思路及设计方案 (2)1）16QAM调制原理 (2)2）设计思路 (2)3）设计方案 (2)二、总体电路组成与分析 (3)1）总体电路图 (3)2）总体电路分析 (3)三、子电路系统分析 (4)1）串并变换子系统 (4)3）四电平判决子系统 (8)4）4-2变换子系统 (10)5）串并转换子系统 (13)四、仿真波形 (15)1）调制部分 (15)2）.解调部分 (18)3）.星座图： (22)五、设计总结 (22)六、参考文献 (23)一、设计思路及设计方案1）16QAM调制原理在16QAM中，数据信号由相互正交的两个载波合成。

16QAM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，然后两路正交信号相加得到调制信号。

2）设计思路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。

16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。

这里采用正交调幅法。

3）设计方案首先，伪随机码发生器产生速率为Rb的二进制序列，此二进制码流经串一并变换器将分成两个速率为Rb／2的两电平序列，2一4电平变换器将每个速率为Rb／2的两电平序列变成速率为Rb／4，4电平信号，然后分别与两个正交的载波相乘，相加后即产生QAM信号。

QAM信号的解调器同样可以采用正交的相干解调方法。

同相I路和正交Q路的4电平基带信号用判决器判决后，分别恢复出速率等于Rb／2的二进制序列，最后经并一串变换器将两路二进制序列合成一个速率为Rb的二进制序列。

目录一、设计思路及设计方案 (2)1）16QAM调制原理 (2)2）设计思路 (2)3）设计方案 (3)二、总体电路组成与分析 (3)1）总体电路图 (3)2）总体电路分析 (4)三、子电路系统分析 (5)1）串并变换子系统 (5)3）四电平判决子系统 (9)4）4-2变换子系统 (11)5）串并转换子系统 (14)四、仿真波形 (16)1）调制部分 (16)2）.解调部分 (19)3）.星座图： (23)五、设计总结 (23)六、参考文献 (24)一、设计思路及设计方案1）16QAM调制原理在16QAM中，数据信号由相互正交的两个载波合成。

16QAM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，然后两路正交信号相加得到调制信号。

2）设计思路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。

16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。

这里采用正交调幅法。

3）设计方案首先，伪随机码发生器产生速率为Rb的二进制序列，此二进制码流经串一并变换器将分成两个速率为Rb／2的两电平序列，2一4电平变换器将每个速率为Rb／2的两电平序列变成速率为Rb／4，4电平信号，然后分别与两个正交的载波相乘，相加后即产生QAM信号。

QAM信号的解调器同样可以采用正交的相干解调方法。

同相I路和正交Q路的4电平基带信号用判决器判决后，分别恢复出速率等于Rb／2的二进制序列，最后经并一串变换器将两路二进制序列合成一个速率为Rb的二进制序列。

北邮通原软件实验报告北京邮电大学实验报告题目：班级：专业：姓名：成绩：实验1：抽样定理一．实验目的（1）掌握抽样定理（2）通过时域频域波形分析系统性能二．实验原理抽样定理：设时间连续信号m（t），其最高截止频率为fm ，如果用时间间隔为T抽样过程原理图（时域）重建过程原理图（频域）具体而言：在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。

或者说，如果一个连续信号f（t）的频谱中最高频率不超过f h，这种信号必定是个周期性的信号，当抽样频率f S≥2 f h时，抽样后的信号就包含原连续信号的全部信息，而不会有信息丢失，当需要时，可以根据这些抽样信号的样本来还原原来的连续信号。

根据这一特性，可以完成信号的模-数转换和数-模转换过程。

三．实验步骤1.将三个基带信号相加后抽样，然后通过低通滤波器恢复出原信号。

实现验证抽样定理的仿真系统，同时在必要的输出端设置观察窗。

如下图所示2.设置各模块参数三个基带信号频率从上至下依次为10hz、20hz、40hz。

抽样信号频率fs设置为80hz，即2*40z。

（由抽样定理知，fs≥2fH）。

低通滤波器频率设置为40hz 。

设置系统时钟，起始时间为0，终止时间设为1s.抽样率为1khz。

3.改变抽样速率观察信号波形的变化。

四．实验结果五．实验建议、意见将抽样率fs设置为小于两倍fh的值，观察是否会产生混叠失真。

实验2：验证奈奎斯特第一准则一．实验目的（1）理解无码间干扰数字基带信号的传输；（2）掌握升余弦滚降滤波器的特性；（3）通过时域、频域波形分析系统性能。

二．实验原理基带传输系统模型奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变，即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号，因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。

无码间干扰基带传输时，系统冲击响应必须满足x(nTs)=1(n=0); x(nTs)=0(n=!0)。

太原科技大学课程设计（论文）设计(论文)题目：16 QAM的调制解调姓名学号班级学院指导教师2012年 1月 4 日太原科技大学课程设计（论文）任务书学院（直属系）：电子信息工程学院时间： 2012年12月19日16QAM的调制与解调摘要随着无线通信频带日趋紧张，研究和设计自适应信道调制技术体制是建立宽带移动通信网络的关键技术之一。

正交振幅调制技术（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。

过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起了人们的重视。

本文首先简单简绍了QAM调制解调系统和Simulink的工作原理。

然后利用Simulink 对16QAM调制系统进行仿真,不但得到了信号在加噪前后的星座图、眼图，而且在信噪比变化条件下,得到了16QAM系统的误码率。

最后，在简单做了一个2DPSK系统仿真之后，将它与16QAM系统进行了比较，并得出了16QAM是一种相对优越的调制解调系统这一结论。

关键词：QAM ；SIMULINK ；仿真； 2DPSK ；误码率目录摘要........................................................................ 第1章绪论.. 0QAM简介 0SIMULINK 0SIMULINK与通信仿真 (1)第2章正交振幅调制 (2)MQAM信号的星座图 (2)16QAM的调制解调原理 (4)16QAM的改进方案 (5)第3章 16QAM调制解调系统实现与仿真 (7)16QAM 调制模块的模型建立与仿真 (9)信号源 (9)串并转换模块 (9)2/4电平转换模块 (10)其余模块 (12)调制系统的实现 (13)16QAM解调模块的模型建立与仿真 (14)相干解调 (14)4/2电平判决 (15)并串转换 (17)参考文献 (20)第1章绪论QAM简介在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。

基于MATLAB仿真的16QAM在AWGN信道的误码性能姜杰通信1班20080820103摘要：QAM是英文Quadrature Amplitude Modulation的缩略语简称，意为正交幅度调制，是一种数字调制方式。

16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式。

以下是基于MATLAB的MC仿真可用于分析16QAM调制在AWGN信道中的误码性能。

关键字：QAM AWGN 误码性能一．16QAM调制原理：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得到的信号。

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。

16进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合信号。

16QAM正交调制的原理如下：二．16QAM解调原理：16QAM信号采用正交相干解调的方法来解调，解调器首先对收到的16QAM信号进行正交相干解调，一路与COSwt相乘,一路与SINwt相乘。

然后经过低通滤波器，低通滤波器滤除乘法器产生的高频分量，获得有用信号低通滤波器经抽样判决可恢复出电平信号，16QAN正交相干解调图如下：三．仿真图：四．仿真结果分析：从仿真图中可以看出，在不同信噪比的情况下，仿真值与理论值都有一定的偏差，且随着信噪比的增大，这种偏差越来越明显。

五．对比仿真图：对比分析可知，2FSK和BPSK的无码性能较好于16QAM的无码性能。

参考文献：【1】刘树棠译.现代通信系统.使用MATLAB.北京：电子工业出版社.2006. 【2】樊昌信.通信原理.第六版.北京：国防工业出版社.2008【3】 John G. Proakis通信系统原理.:北京电子工业出版社.2006。