16QAM调制与解调系统的设计
16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能分析
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 通信工程※※※※※※※※※※※※※ ※※※※※※※※※※※2009级通信工程专业 通信原理课程设计业指导李梦醒教师2012年 01 月 01日16QAM 调制与解调的MATLAB 实现及调制性能分析 1 设计目的（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8/5π8/3π8/π8/7π8/9π8/11π8/13πM 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 cosk ， Y k = -A k sin k 则式（2—1）变为00()cos sin k k k s t X t Y t ωω=+ （2—3）k X 和k Y 也是可以取多个离散的变量。
16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能分析
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。
16QAM的调制与解调
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。
matlab中16qam的解调原理
matlab中16qam的解调原理16QAM（Quadrature Amplitude Modulation，16进制幅度调制）是一种常用的数字调制技术，广泛应用于无线通信系统中。
它将信息信号分成了4个相位和4个幅度级别，共有16种信号组合，有效提高了频谱利用率和传输容量。
下面我们来详细讨论一下16QAM的解调原理。
首先，我们需要了解16QAM调制的原理。
在16QAM中，每个符号代表4个比特，根据幅度和相位的不同组合，生成16种不同的调制符号。
这些调制符号可以通过查找表、映射函数或者二进制到十进制转换方式得到。
解调是调制的逆过程，我们需要将收到的信号从16QAM调制符号还原成原始的比特序列。
解调过程可以分为两个主要步骤：接收信号的分离和调制符号的恢复。
第一步是接收信号的分离。
接收到的信号通常是通过无线或有线传输介质传输的，并且在信道中可能受到干扰或失真影响。
因此，我们需要对接收到的信号进行一定的处理，以消除干扰和失真影响。
在16QAM中，接收信号是通过I路（In-phase）和Q路（Quadrature）两个正交信道传输的。
在无噪声情况下，接收信号可以表示为：r(t) = A * cos(2πfct + φ) + B * sin(2πfct + φ)其中，A和B分别表示幅度，f为载波频率，t为时间，φ为相位。
根据16QAM的调制规则，我们可以把A和B分别分成4个幅度级别和4个相位级别。
因此，接收信号可以表示为：r(t) = ∑ Ai * cos(2πfct + φi) + Bi * sin(2πfct + φi)其中，i=1,2,3,4分别表示4个幅度级别，i=1,2,3,4表示4个相位级别。
接下来，我们需要进行调制符号的恢复。
这涉及到对接收到的信号进行采样，并将采样结果映射回16QAM调制符号。
通常情况下，我们会使用匹配滤波器来实现。
匹配滤波器的作用是将接收到的信号与一组已知的4个幅度级别和4个相位级别进行相关性检测。
16QAM调制与解调
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。
16QAM调制解调系统设计的设计
资料《通信原理及系统课程设计》报告二○一一～二○一二学年第二学期学号091603048姓名张薇班级通信Q0941电子工程系设计任务书【设计题目】16QAM调制与解调系统的设计【设计目的】通过此综合设计，加深基本理论知识的理解，加强理论联系实际，增强动手能力，提高通信系统仿真的设计技能。
【设计内容】1.设计任务：利用所学通信知识，设计一个16QAM调制与解调系统，并用SystemVIEW进行仿真和分析，从而实现理论联系实际的作用。
2.基本要求：（1）用码元速率为19.2Kb/s的随机序列作为实验系统的信号源；（2）用频率为76.8kHz的正交信号作为实验系统的载波信号；（3）用9.6Kb/s的方波信号及其正交信号，作为抽样判决的时钟信号，抽样频率为384kHz；（4）保证串/并变换、并/串变换的正确性；（5）对完成的系统进行性能仿真，加入噪声电压，分析其输出性能。
【提交要求】1.打印设计报告，内容包括：（1）设计思路及设计方案；（1）系统的基本原理框图以及每一个模块的作用；（2）系统设计过程中，每一个用到的图符中主要参数的意义；（3）每一个用到的图符主要参数的设定和设定的依据；（4）仿真系统参数改变时，给仿真结果带来的影响（如高斯白噪声信道的信噪比增加，则误码率减小）；（5）仿真的结果（波形截图，总体分析评价等）。
2.仿真程序（需要加注释）。
目录一、设计思路 (5)二、总体方案设计 (5)1、调制方案 (5)2、解调方案 (6)三、总体电路图 (7)四、模块设计及主要参数设置 (7)1、串/并转换 (8)2、低通滤波 (8)3、抽样判决 (9)4、并/串转换 (10)五、仿真结果及分析 (11)1．仿真参数设置 (11)2、仿真结果 (12)3、仿真结果分析 (16)六、小结 (16)一、设计思路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的调制与解调
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。
基于FPGA的16QAM调制解调器设计与实现
基于FPGA的16QAM调制解调器设计与实现随着无线通信技术的发展，调制解调器在通信系统中起着至关重要的作用。
本文将介绍基于FPGA的16QAM调制解调器的设计与实现。
首先，我们将简要介绍16QAM调制解调器的基本原理，然后详细阐述设计过程，最后通过实验结果进行验证。
一、基本原理16QAM调制解调器是采用16进制的星座图为基础的调制解调器。
在调制过程中，将每个符号映射到星座图的不同点上。
具体而言，16QAM将4个比特位视为一组，分为实部和虚部两个4QAM信号，然后通过串行并行转换将信号映射为星座图上的点。
在解调过程中，采用最小距离法将接收到的信号重新映射到星座图中的最近点，并通过并行串行转换恢复原始信号。
二、设计过程（一）信号生成在FPGA中，通过数字信号发生器生成16QAM的调制信号是必要的。
设计中，我们可以使用DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）技术生成16QAM信号的I路和Q路的调制信号。
通过设定合适的相位和幅度，可以生成星座图上的16个不同点的信号。
（二）星座图映射设计中，我们需要将生成的信号映射到星座图上。
我们可以使用查找表的方法，将每个4比特组合对应到一个星座点，然后通过串行并行转换将映射后的信号转化为并行格式。
（三）调制器实现调制器的实现可以使用乘法器和加法器来完成。
将映射后的I路和Q路调制信号与载波信号相乘，并将得到的结果相加即可得到调制后的信号。
最后将得到的信号进行滤波，以去除高频部分。
（四）解调器实现解调器的实现相对复杂一些。
首先，接收到的信号需要经过一低通滤波器，以去除高频部分。
然后，使用最小距离法将滤波后的信号重新映射到星座图上的最近点。
最后，通过对解调后的I路和Q路信号进行串行并行转换，恢复原始信号。
三、实验验证为了验证设计的正确性，我们使用FPGA开发板进行实验。
将设计好的16QAM调制解调器烧录到FPGA中，并通过示波器观察输出信号的波形和星座图。
16QAM的调制与解调要点
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。
(完整版)16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能分析
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 设计目的（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）8/5π8/3π8/π8/7π8/9π8/11π8/13π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）k X 和k Y 也是可以取多个离散的变量。
基于FPGA的16QAM OFDM调制解调器设计与实现
基于FPGA的16QAM OFDM调制解调器设计与实现OFDM调制（正交频分复用调制）是一种用于高速数据传输的调制技术，其通过将信号分成多个子载波进行传输，显著提高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
而16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是一种常用的调制方案，通过在I和Q信道上调制正交载波，实现高效率的数据传输。
本文将基于FPGA进行16QAM OFDM调制解调器的设计与实现。
FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有灵活性强、可重构性好等特点，适合用于数字信号处理应用。
一、系统设计在设计过程中，我们将分为三个阶段来实现16QAM OFDM调制解调器，分别是：OFDM信号生成、16QAM调制和解调。
1. OFDM信号生成OFDM信号生成是通过将数据块分成多个子载波进行调制来实现的。
在这里，我们将采用128个正交子载波，其中包括64个实部载波和64个虚部载波。
每个子载波的调制方式是QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制，将4个bit的数据映射为一个复数点。
同时，还需要添加循环前缀以增加系统的抗多径干扰能力。
2. 16QAM调制在16QAM调制中，将每两个子载波看作一个复数点，通过映射的方式将每个复数点对应的16种不同幅度和相位的情况表示为一个符号值。
因此，对于128个子载波，将会有64个符号值。
3. 解调解调的过程与调制过程相反，首先需要将接收到的信号进行16QAM解调，得到对应的符号值。
然后，将符号值映射回原始的子载波上，再进行16QAM解调，最后恢复出原始的数据块。
二、实现方案在FPGA中，可以使用硬件描述语言（例如Verilog）来实现16QAM OFDM调制解调器。
下面我们将分别介绍三个阶段的实现。
1. OFDM信号生成使用Verilog语言编写一个生成128个子载波的模块，每个子载波使用QPSK调制，并添加循环前缀。
16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能分析.doc
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设计目的 （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（2—1）式中：k=整数；和分别可以取多个离散值。
式（2—1）可以展开为（2—2）令 X k = A k cos θk , Y k = -A k sin θk 则式（2—1）变为（2—3）和也是可以取多个离散的变量。
从式（2—3）看出,可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。
在式（2—1）中,若θk 值仅可以取π/4和-π/4,A k 值仅可以取+A 和-A ,则此QAM 信号就成为QPSK 信号,如图2所示：图2 4QAM 信号矢量图所以,QPSK 信号就是一种最简单的QAM 信号。
有代表性的QAM 信号是16进制的,记为16QAM ,它的矢量图示于下图中：三、成绩验收盖章2010年 月 日图3 16QAM 信号矢量图图中用黑点表示每个码元的位置,并且示出它是由两个正交矢量合成的。
(完整版)实验五16QAM调制与解调实验
实验五16QAM调制与解调实验【实验目的】使学生了解16QAM的调制与解调原理；能够通过MATLAB对其进行调制和解调；比较解调前后功率谱密度的差别。
【实验器材】装有MATLAB软件的计算机一台【实验原理】1. 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。
2. 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。
3. 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cosωc t 相乘，一路与sinωc t 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。
【实验内容与步骤】1. MATLAB软件的设置：对路径的设置，设置成路径指向comm2文件夹；2. 在命令行输入start指令，然后输入num值，如3，之后按照内容3输入参考代码。
3. 新建一个扩展名为M的文件，输入以下程序：M=16;k=log2(M);x=randint(30000,1);%产生二进制随机数y=modulate(modem.qammod('M',16,'InputType','Bit'),x);%调制EbNo=-5:1:10;%信噪比s_b2d=bi2de(reshape(x,k,length(x)/k).','left-msb');%二进制变为十进制for n=1:length(EbNo)snr(n)=EbNo(n)+10*log10(k);%Ratio of symbol energy to noise power spectral densityynoisy=awgn(y,snr(n),'measured');%加入高斯白噪声z=demodulate(modem.qamdemod('M',16,'OutputType','Bit'),ynoisy);%解调r_b2d=bi2de(reshape(z,k,length(z)/k).','left-msb');%二进制变为十进制[sym(n),sym_rate(n)]=symerr(s_b2d,r_b2d);%计算仿真误码率,不是误比特率。
基于FPGA的16QAM调制解调系统的研究
基于FPGA的16QAM调制解调系统的研究一、本文概述随着通信技术的飞速发展，对于数据传输速率和频谱效率的要求日益提高。
在这种背景下，正交幅度调制（QAM）技术因其高频谱效率和数据传输能力而受到广泛关注。
其中，16QAM（16级正交幅度调制）作为一种常见的QAM技术，具有适中的复杂度和优秀的性能，被广泛应用于无线通信系统。
然而，传统的16QAM调制解调系统通常基于通用处理器或专用芯片实现，存在功耗高、灵活性差等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的16QAM调制解调系统。
FPGA具有高度的并行处理能力和灵活性，能够实现对16QAM信号的高效处理。
本文首先介绍了16QAM调制解调的基本原理和关键技术，包括信号调制、解调算法以及性能评估等方面。
然后，详细阐述了基于FPGA 的16QAM调制解调系统的设计方案和实现过程。
在此基础上，对系统的性能进行了仿真分析和实验验证，证明了该系统的有效性和优越性。
本文的研究对于提高16QAM调制解调系统的性能、降低功耗和增加灵活性具有重要意义。
也为FPGA在无线通信领域的应用提供了有益的探索和参考。
二、16QAM调制解调原理16QAM（Quadrature Amplitude Modulation，16进制幅度调制）是一种数字调制技术，在数字通信系统中广泛应用。
16QAM将每个符号编码为16个不同的幅度级别，从而每个符号可以携带4位的信息，提高了数据传输的效率。
基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的16QAM调制解调系统则通过硬件编程的方式实现这一技术，具有高速、灵活和低成本的优点。
在16QAM调制过程中，输入的二进制数据流首先被分为每4位一组的数据块。
然后，每组4位数据被映射到16QAM星座图上的一个点，该点由实部和虚部组成，分别对应I路和Q路信号。
映射完成后，这些星座点通过数字到模拟转换器（DAC）转换为模拟信号，并进一步调制到载波频率上。
基于Simulink的16QAM调制解调系统的设计与仿真
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering电子技术Electronic Technology基于Simulink 的16Q AM 调制解调系统的设计与仿真王怡'涂宇谭泽涛吕雅婷(湖南交通工程学院交通运输工程学院湖南省衡阳市421001 )摘要：本文基于M ATLAB /S i m u l i n k 对Q A M 调制与解调系统进行研究。
在对Q A M 调制与解调技术进行理论分析的基础上，利用 M A T L A B 仿真平台的S i m u l i n k 工具箱对MQAM 调制与解调系统进行通信仿真。
实验过程以16QAM 作为M Q A M 中的典型例子，对仿真模型进行 调试；最后对实验结果进行总结分析，并得出误码率与信噪比成反比这一结论。
关键词：16QAM ;调制；解调；S i r a u l i n k 仿真Q A M 调制技术有着频谱利用率高、抗噪声能力强等特点，可 以帮助人们较好地平衡信息传输量和有限带宽这两大技术指标。
Q A M 调制可以根据传输环境与传输信源的不同，自适应地调整调 制的速率，在可用频带紧张的情况下，Q A M 技术有着出色的表现[1]。
经过Q A M 调制后的调制信号幅度和相位都能携带信息，这相较于 一般的数字调制中一个码元仅能携带lbit 的信息而言，在携带和传 递的信息这一方面Q A M 调制具有显著的优势。
1 QAM 调制解调原理1.1 QAM 调制原理Q A M 调制的本质是用两路并行的信号分别去与同相且正交两 个载波相乘，调制基本步骤如下：首先向Q A M 调制系统中输入需要调制的信号（二进制码元序 列），单行码元序列经过串/并变换得到输出速率为原信号二分之 一的两路并行序列；两路并行序列在经过2电平至L (L =log 2M ) 电平的转换器的作用下，2电平的基带信就被转换成L 电平的基带 信号，这两路L 电平的基带信号经低通滤波器（LP F )过滤掉高频 信号后，已调信号的带外辐射得到比较好的抑制，去掉了不必要的 相位抖动；然后将两路基带信号分别与同相载波coscM 和正交载 波-sincM 相乘；最后将两路调制后的基带信号相加得到输入信号的 调制信号，将其输出调制系统[2]。
基于FPGA的16QAM调制解调电路设计毕业设计(论文)
毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于FPGA的16QAM调制解调电路设计摘要正交振幅调制（QAM)技术有着非常广泛的应用范围，不仅在移动通信领域应用，而且在有线电视传输、数字视频广播卫星通信（DVB-S)等领域也都得到广泛应用。
它在调制过程中利用了相位和幅度两维空间资源，比只利用单一维度空间资源的PSK和ASK调制方式频谱利用率高，不仅如此，QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因此更大，所以能提供更好的传输性能。
本文在对QAM调制解调的基本原理、调制端的基带成形理论研究的基础上，通过Matlab 软件的Simulink仿真平台实现了16QAM调制解调系统的建立及实验验证。
之后利用Alera 公司的Quartus II软件加载ModelSim作为软件开发环境，设计并实现了16QAM调制解调系统的串并转换、差分和星座映射、DDS和加法器等关键模块。
关于载波信号发生器的设计，本文釆取传统DDS采用的正弦查表来实现DDS中相位幅度的转换。
本文主要研究了基于FPGA的16QAM调制与解调的实现。
釆用Verilog硬件描述语言对16QAM调制解调系统中的关键模块进行描述，完成了功能上的仿真验证，通过对比验证了设计的正确性，为下一步的硬件实现打下了很好的基础。
说明了QAM调制和解调的原理，，然后对各系统组成模块分析与仿真之后提出基于FPGA的16QAM调制与解调的总体设计方案。
最后用Verilog语言编写程序完成了整个系统的仿真，并对编好的程序其进行了编译调试。
首先对16QAM调制解调总体进行了系统仿真；然后用Verilog语言在Quartus II软件平台下完成了系统各功能模块的编写、功能与时序仿真和综合，最后把各模块组成的顶层原理图编译成的程序下载到EPMC20T100C5芯片上，手动输入基带信号，经过芯片处理后，基带信号得以有效恢复。
【关键词】正交振幅调制FPGA 调制解调现场可编程逻辑门阵列ABSTRACTQAM(Quadrature Amplitude Modulation) is a new modulation technique, because of the use of phase and amplitude two-dimensional space resources in the modulation process, it has a higher efficiency than PSK and ASK modulation witch use only a single dimension of space resources. Moreover, the QAM constellation points of PSK constellation points more dispersed, the distance between the constellation points is therefore, so it is able to provide better transmission performance. With the rise of third generation mobile communication and the transmission capacity increases, M-ary quadrature amplitude modulation of MQAM (Multiple quadrature the Amplitude Modulation) will be more widely used. This paper studies the realization of FPGA-based 16QAM modulation and demodulation. Firstly, the principle of QAM modulation is presented, and the modeling of the 16QAM modulation&demodulation system is built with the SystemView software.Then, by way of analyzing system composition modules and partial simulation, the design of the l6QAM modulation system based on FPGA is put forwards. Finally the whole system simulation is realized with Verilog, And programmed to compile debug. In this paper, the principle and design method of carrier recovery, quadrature coherent demodulator, FIR low pass filter and sampling and decision are detailedly introduced.Firstly, The system of 16QAM is simulated with SystemView. Then, each functional module is implemented with Verilog HDL on the Quartus II sofiware flat, and the function&timing simulation and the synthesis are finished. Finally, the program compiled from the top schematic diagram is downloaded to the EP2C35F672C6N chip and when manually entered the baseband signal, the signal can be effectively recovered.【Key words】Quadrature amplitude modulation FPGA modulation demodulation field programmable logic gate array目录前言.................................................................................................................................... - 1 - 第一章概述........................................................................................................................ - 3 - 第一节课题研究背景及意义......................................................................................... - 3 - 第二节QAM技术现状与发展 ...................................................................................... - 3 - 第三节本文内容和结构................................................................................................. - 5 - 第四节本章小结............................................................................................................. - 5 - 第二章QAM调制解调整体设计 ......................................................................................... - 6 - 第一节16QAM调制的方法和原理 .............................................................................. - 6 - 第二节16QAM解调方法和原理 .................................................................................. - 8 - 第三节本章小结............................................................................................................. - 9 - 第三章QAM调制器分模块设计 ....................................................................................... - 10 - 第一节FPGA概述 ....................................................................................................... - 10 - 第二节串/并转换模块.................................................................................................. - 12 - 第三节DDS载波和线性加法器模块.......................................................................... - 14 - 第四节差分编码和星座映射模块............................................................................... - 22 - 第五节时钟分频模块................................................................................................... - 25 - 第六节本章小结........................................................................................................... - 27 - 第四章QAM解调器分模块设计 ....................................................................................... - 28 - 第一节解调器顶层模块设计....................................................................................... - 28 - 第三节DDS载波恢复模块设计.................................................................................. - 33 - 第四节乘法器模块设计............................................................................................... - 37 - 第四节低通滤波器模块设计....................................................................................... - 38 - 第五节采样判决模块设计........................................................................................... - 39 - 第六节电平转换模块设计........................................................................................... - 41 - 第七节本章小结........................................................................................................... - 41 - 第五章调制解调系统的仿真............................................................................................ - 42 - 第一节仿真参数设置................................................................................................... - 42 - 第二节仿真结果........................................................................................................... - 42 -一、16QAM调制器的仿真结果 ........................................................................... - 42 -二、16QAM解制器的仿真结果 ........................................................................... - 46 -第三节仿真结果分析................................................................................................... - 50 - 第五节本章小结........................................................................................................... - 50 -结论.................................................................................................................................... - 52 - 致谢.................................................................................................................................... - 53 - 参考文献................................................................................................................................ - 54 - 附录.................................................................................................................................... - 55 -一、英文原文................................................................................................................. - 55 -二、英文翻译................................................................................................................. - 62 -三、源程序..................................................................................................................... - 68 -四、其他......................................................................................................................... - 74 -前言在许多领域现场可编程门阵列（FPGA)芯片都有广泛的应用，尤其是在数字通信领域当中，FPGA极强的实时性和并行处理能力能够完成对信号的实时处理。
16qam课程设计
16qam课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解16QAM调制的基本概念，掌握其数学表达和星座图表示方法。
2. 学生能描述16QAM调制与其它调制方式（如QPSK、8PSK）的区别及联系。
3. 学生能推导16QAM信号的误码率公式，并了解其性能特点。
技能目标：1. 学生能够运用16QAM调制技术进行模拟信号的数字调制，完成信号的传输。
2. 学生能够利用相关仪器设备对16QAM信号进行捕捉、解调和分析，评估信号质量。
3. 学生能够通过实际操作，解决16QAM调制中出现的常见问题，优化系统性能。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对通信工程领域的兴趣，认识到调制技术在现代通信系统中的重要性。
2. 学生能够通过小组合作，培养团队协作意识和沟通能力，增强解决问题的信心和毅力。
3. 学生能够关注通信技术的发展趋势，认识到科技进步对国家和社会发展的贡献。
课程性质：本课程为通信原理实验课程，以理论为基础，实践为核心，旨在培养学生的实际操作能力和科技创新精神。
学生特点：高二年级学生，具备一定的物理和数学基础，对通信技术有一定了解，求知欲强，善于合作。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，关注学生个体差异，提高学生的独立思考能力和问题解决能力。
通过课程目标的具体分解，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得全面发展。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 理论知识：- 16QAM调制的基本原理及其数学描述。
- 16QAM星座图的构建与解读。
- 16QAM与QPSK、8PSK等调制方式的比较。
- 16QAM信号的误码率性能分析。
- 通信原理教材第四章第三节“数字信号的调制与解调”。
2. 实践操作：- 16QAM调制器的设计与实现。
- 16QAM信号的发生、捕捉与解调。
- 16QAM信号质量评估与性能优化。
- 实验手册第三章“数字调制实验”。
3. 教学大纲：- 第一课时：16QAM调制原理及其数学描述，解读星座图。
16QAM的调制与解调
目录一、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。
二、总体电路组成与分析1）总体电路图2）总体电路分析a)参数设置：Token 17：频率：19.2kHZ 振幅：0.5V Offset:0.5V 电平：2 （即频率为19.2kHZ的由0、1两个电平构成的伪随机码）Token 18：频率: 76.8kHZ 振幅：1VToken105：高斯噪声 0.3VToken109：低通频率：70kHZToken110：低通频率：70kHZb) 电路分析：该系统主要分为调制和解调两部分，包含有串并变换子系统、2-4变换子系统、4电平判决子系统、4-2变换子系统、并串变换子系统。
(完整word版)16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能分析
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 设计目的（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8/5π8/3π8/π8/7π8/9π8/11π8/13πM 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 cosq k , Y k = —A k sinq k 则式(2—1）变为00()cos sin k k k s t X t Y t ωω=+ （2-3)k X 和k Y 也是可以取多个离散的变量.从式(2—3）看出,()k s t 可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。
16QAM的调制与解调
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。