16QAM_星形和形星座图调制解调MATLAB代码
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现一、引言MIMO-OFDM系统是一种融合了多输入多输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)技术的无线通信系统,能够显著提高数据传输速率和系统可靠性。
在MIMO-OFDM系统中,调制方式的选择对系统性能具有重要的影响。
QPSK和16QAM是两种常用的调制方式,它们在MIMO-OFDM系统中的应用对系统的性能和效率有着明显的影响。
本文将针对QPSK和16QAM调制下的MIMO-OFDM系统进行Matlab仿真实现,以研究两种调制方式对系统性能的影响。
二、MIMO-OFDM系统基本原理MIMO-OFDM系统由MIMO技术和OFDM技术组成。
MIMO技术利用多个天线发射和接收信号,通过空间分集和空间复用的方式提高系统的性能和可靠性。
而OFDM技术将带宽分成多个子载波,并采用正交调制方式传输数据,能够有效克服多径干扰和频率选择性衰落,提高系统的抗干扰能力和频谱利用率。
MIMO-OFDM系统将MIMO技术和OFDM技术结合,充分发挥两者的优势,实现了高速率和高可靠性的无线通信。
1. Matlab仿真环境搭建需要在Matlab环境中搭建MIMO-OFDM系统的仿真环境。
在Matlab中,可以使用Communications Toolbox和Wireless Communications Toolbox工具箱来搭建MIMO-OFDM系统的仿真环境。
通过这些工具箱,可以方便地构建MIMO通道模型、OFDM调制器和解调器等系统组件,并进行参数设置和仿真运行。
2. QPSK调制方式在QPSK调制方式下,将复数信号映射到星座图上,每个符号点代表两个比特。
QPSK调制方式可以实现较高的传输速率和频谱利用率,适用于高速率和大容量的无线通信场景。
在MIMO-OFDM系统中,QPSK调制方式通常用于传输速率要求较高的场景,例如视频传输和高速数据传输等。
2. MIMO-OFDM系统仿真实现与QPSK调制方式类似,利用Matlab中的Wireless Communications Toolbox,可以进行16QAM调制下MIMO-OFDM系统的仿真实现。
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。
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。
16QAM
1
%% 进行调制 y = qammod(xsym,M); % 16-QAM.此处为方形星 座图 %% 发送的基带信号 ytx = y;
2
%% 信道 % 在AWGN信道传输信号 %% 比特到符号的映射 % 将向量x中的比特转换成k比特长的符号流 EbNo = 10; % 信噪比定义(In dB) snr = EbNo + 10*log10(k) - 10*log10(nsamp); xsym = bi2de(reshape(x,k,length(x)/k).','left-msb'); ynoisy = awgn(ytx,snr,'measured'); %加噪声 %% 接收信号 yrx = ynoisy;
• SystemView:用SystemView,可以构造各种复杂的模
拟、数字、数模混合系统,各种多速率系统,用户在进行 系统设计时,只需从System View配置的图标库中调出有 关图标并进行参数设置,完成图标间的连线,然后运行仿 真操作,最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统 的仿真分析结果。
3
16QAM产生方法
1
• 正交调幅法:两路正交的四电平振幅键控信 号叠加而成。 • 复合相位法:两路正交的四相位移相键控信 2 号叠加而成。 • 16进制正交调幅法是一种振幅调制和相位调 制相结合的调制方式,即用16进制数字基带 信号去控制去控制载波的振幅和相位。
3
16QAM调制原理
1
2
速率为Rb的二进制码元序列经过串/并转换分为两路,再经 过2/4电平转换转换为四电平信号,这两路四电平信号分 别与正交载波相乘,完成正交调制,将两路信号叠加后产 3 生16QAM信号。
1
16apsk调制matlab代码
16apsk调制matlab代码16APSK调制是一种常用的数字调制技术,它广泛应用于无线通信系统中,特别是卫星通信领域。
在本文中,我们将逐步解答关于16APSK调制的问题,并提供MATLAB代码实现。
首先,我们需要了解什么是16APSK调制。
16APSK是一种组合了相移键控(PSK)和星座点(AM)调制技术的调制方式。
具体来说,16APSK 调制将16个相位恒定的载波信号与4个星座点进行组合,使得每个星座点对应于不同的相位,从而实现16种不同的调制符号。
接下来,我们将介绍16APSK调制的原理。
1. 构建星座图:首先,我们需要构建16APSK星座图。
星座图是一个画在复平面上的点阵,其中每个点表示一个可能的调制符号。
对于16APSK 调制,我们可以将星座图分为两个环状区域,分别表示8个相移键控(PSK)符号和8个星座点符号。
2. 星座点选择:选择星座点是16APSK调制过程中的关键步骤。
它通常是通过最小距离准则或其他优化算法来确定的。
我们可以使用MATLAB 中的“combinator”函数生成所有可能的星座点组合,并通过计算每个组合之间的最小距离来选择最佳的星座点。
3. 星座点映射:一旦选择了星座点,我们需要将输入数据映射到最接近的星座点上。
这个过程通常是通过计算输入数据与每个星座点之间的欧几里德距离来实现的。
选择最小距离的星座点作为输出调制符号。
MATLAB中的“kmeans”函数可以用于实现星座点映射。
4. 符号映射:一旦得到调制符号,我们需要将它们映射到16个相位相移键控(PSK)载波信号和4个星座点中的一个。
这可以通过使用MATLAB 的“modulate”函数来实现,该函数通过将调制符号与相应的相位偏移进行相乘来生成16APSK调制信号。
现在我们已经了解了16APSK调制的原理,接下来我们将提供MATLAB 代码实现。
matlab定义调制参数M = 16; 调制阶数pskModulator = comm.PSKModulator('ModulationOrder', M,'BitInput', true);amModulator =comm.RectangularQAMModulator('ModulationOrder', M/4);生成星座图constellation = pskModulator.constellation;选择星座点numBits = log2(M);combinations = combinator(length(constellation), numBits, 'p'); minDist = Inf;optimalPoints = [];for i = 1:size(combinations, 1)points = constellation(combinations(i, :), :);dist = minDistance(points);if dist < minDistminDist = dist;optimalPoints = points;endend进行星座点映射mapping = kmeans(constellation, optimalPoints);生成调制符号importSym = randi([0 M-1], 10000, 1); 随机生成输入数据modSym = mapping(importSym + 1); 进行星座点映射进行符号映射modSignal = modulate(pskModulator, pskModulator(modSym)); 进行相移键控调制amSignal = amModulator(modSym); 进行星座点调制以上是一个简单的MATLAB代码,用于实现16APSK调制过程。
matlab中16qam的解调原理
matlab中16qam的解调原理
16QAM是一种常见的调制技术,它使用16个不同的调制符号来传输数据。
解调16QAM信号的原理如下:
1. 信号接收:接收器将接收到的16QAM信号进行取样和量化,并将其转换为数字信号。
2. 同步:接收器通过同步技术来获取发送信号的时钟和载波频率。
这可以使用接收信号中的同步比特序列来实现。
3. 相干解调:接收器将接收到的16QAM信号与参考载波进行
相关处理,以检测和解析发送信号中的数据符号。
4. 解调符号:解调器使用已检测到的信号幅度和相位信息来确定每个符号的值。
这可以通过在接收信号的信噪比(SNR)处进行阈值检测来实现。
5. 解调过程中的误码修正:在解调过程中,可能会出现误码。
为了纠正错误,可以使用纠错编码和纠错解码技术。
总的来说,16QAM的解调原理是通过同步、相干解调和解调
符号等步骤将接收到的信号转换为原始的数字数据。
利用matlab实现16QAM调制
利用matlab实现16QAM调制一、随机信号的调制第一个示例描述以下问题:下表描述了解决此问题的关键任务和相应的通信工具箱函数,其中选择基带16QAM作为调制制式以及加性高斯白噪声(AWGN)作为信道模型。
问题解决方案:1.产生随机二进制数据序列。
在MATLAB中表示信号的常规格式是向量或者矩阵。
本示例中利用randint 函数来产生一个表示二进制数据序列连续值的列向量。
其中二进制数据序列的长度(即为列向量中的行数)设置为30,000。
下面的代码同时还绘制了数据序列的杆图(stem plot),用来显示数据的0、1值。
你所产生的图可能与次示例中的图有一点不一样,这是因为本示例中应用了随机数。
%% Setup% Define parameters.M = 16; % Size of signal constellationk = log2(M); % Number of bits per symboln = 3e4; % Number of bits to processnsamp = 1; % Oversampling rate%% Signal Source% Create a binary data stream as a column vector.x = randint(n,1); % Random binary data stream% Plot first 40 bits in a stem plot.stem(x(1:40),'filled');title('Random Bits');xlabel('Bit Index'); ylabel('Binary Value');2、准备调制modem.qammod对象实现M-QAM调制器,本示例中M为16。
其输入参数是从0到15的整数而不是4bits二进制数据。
因此,在利用此对象的modulate方法之前需要对二进制数据序列x进行预处理。
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现1. 引言1.1 背景介绍MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术和OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是目前无线通信领域中常用的关键技术。
MIMO技术通过在传输端和接收端利用多个天线进行数据传输,从而提高系统的传输效率和抗干扰性能。
而OFDM技术则利用频谱分割和并行传输的方式,提高信道传输效率和抗多径干扰的能力。
本文将结合QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)调制和16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制两种常见调制方式,设计并实现MIMO-OFDM系统。
QPSK调制使用4个相位点来表示传输信号,适用于简单的调制场景;而16QAM调制则利用16个不同的信号点表示传输信号,可以提高传输速率和频谱利用效率。
通过Matlab仿真实现这两种调制方式下的MIMO-OFDM系统,并进行性能分析和实验结果展示,旨在探究不同调制方式对系统性能的影响,为未来的无线通信系统设计提供参考和借鉴。
1.2 研究意义研究QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统的意义在于探索该组合对系统性能的影响,进一步优化系统设计和参数配置。
通过比较不同调制方式下MIMO-OFDM系统的性能表现,可以为实际通信系统的部署提供重要参考依据。
研究还有助于深化对多址接入、信道编解码等关键技术的理解,并为提高系统的可靠性、稳定性和数据传输速率提供技术支持。
探究QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统的研究意义重大,不仅可以促进通信技术的进步,还可以为实际应用中的无线通信系统提供更加稳定和高效的解决方案。
1.3 研究目的研究目的:通过对QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统的设计和仿真实现,旨在探究在多输入多输出和正交频分复用技术的基础上,如何提高系统的性能和可靠性。
matlab qpsk调制解调代码
一、介绍Matlab是一种专门用于科学计算和数据可视化的强大工具,QPSK调制解调是数字通信领域中常用的调制解调技术。
本文将介绍如何使用Matlab编写QPSK调制解调的代码。
二、QPSK调制原理QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的缩写,即正交相移键控。
在QPSK调制中,将输入的数字比特流分成两路,分别用正弦波和余弦波进行调制。
通过将正弦波和余弦波的相位进行调整,可以将数字比特流转换为模拟信号进行传输。
三、QPSK调制过程1.将输入的数字比特流分为两路,分别表示为I路和Q路。
2.将I路比特流进行调制,使用正弦波作为载波信号,调整相位进行调制。
3.将Q路比特流进行调制,使用余弦波作为载波信号,调整相位进行调制。
4.将调制后的信号进行合并,得到QPSK调制信号。
四、QPSK解调过程1.接收到QPSK调制信号后,将信号分为I路和Q路。
2.将I路信号与正弦波进行乘积运算并积分,得到解调后的I路比特流。
3.将Q路信号与余弦波进行乘积运算并积分,得到解调后的Q路比特流。
五、Matlab QPSK调制解调代码实现```matlab生成随机QPSK调制信号data = randi([0, 1], 1, 1000); 生成随机比特流I = data(1:2:end); 取偶数位作为I路数据Q = data(2:2:end); 取奇数位作为Q路数据symbols = 2*I-1 + 1i*(2*Q-1); 将I路和Q路数据映射为QPSK符号显示QPSK调制信号scatterplot(symbols); 显示QPSK调制信号的星座图QPSK解调data_est = zeros(1, length(data));data_est(1:2:end) = real(symbols) > 0; 解调I路数据data_est(2:2:end) = imag(symbols) > 0; 解调Q路数据```六、总结本文介绍了QPSK调制解调的原理和过程,并给出了使用Matlab实现QPSK调制解调的代码。
设计目的1掌握16QAM调制与解调原理2熟悉并掌握matlab
一、设计目的1 掌握16QAM调制与解调原理。
2 熟悉并掌握matlab软件使用方法3 设计16QAM调制与解调观察同相支路、正交支路波形。
二、QAM的产生为了满足现代通信系统对传输速率和带宽提出的新要求。
人们不断地推出一些新的数字调制解调技术。
正交幅度调制解调(quadrature ampli-tude modula tion and demodulation)就是一种高效的数字调制解调方式。
与其它调制技术相比,这种调制解调技术能充分利用带宽,且具有抗噪声能力强等优点。
因而在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信等领域得到广泛应用。
三、QAM调制与解调原理1、调制原理正交振幅调制(QAM)是一种幅度和相位联合键控(APK)的调制方式。
它可以提高系统可靠性,且能获得较高的信息频带利用率,是目前应用较为广泛的一种数字调制方式。
正交振幅调制是用两路独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制,利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。
在MPSK体制中,随着M的增大,相邻相位的距离逐渐减小,是噪声容限随之减小,误码率难以保证。
为了改善在M的时的噪声容限,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S(k)=Akcos(Wt+Q) kT<t<=(k+1)T16QAM信号的产生方法主要有两种。
第一种是正交调幅法,即用两路独立的正交4ASK信号叠加,形成16QAM信号。
第二种是复合相移法,他用两路独立的QPSK 信号叠加,形成16QAM 信号。
基带信号经过串并变换后转化为IQ 两路并行数据流,该并行数据流的宽度为4 bit ,其中高位的1 bit 映射到内外圆,低位的3bit 映射到内(外)圆上,这样就形成如图2所示的星型星座图。
差分编码后的数据经过成型滤波器后和相互正交的正弦或余弦载波进行调制,被调制后的I Q 路正交信号再进行矢量相加,即可形成调制信号输出。
16QAM调制解调技术分析与MATLAB仿真
中国科技论文在线
(a)升余弦低通滤波器时域波形
(b)升余弦低通滤波器频域波形
(a) Rose cosine low-pass filter time domain waveform (b) Rose cosine low-pass filter frequency domain waveform 图 3 升余弦低通滤波器的设计
中国科技论文在线
16QAM 调制解调技术分析与 MATLAB
仿真
李瑞,明洋**
5
(长安大学信息工程学院,西安 710064)
摘要:正交幅度调制 QAM (Quadrature Amplitude Modulation)是一种功率和带宽相对高
效的信道调制技术,广泛应用于数字电视,无线宽带等传输领域。本文针对 16QAM 系统调制
解调系统,利用 MATLAB 工具对整个系统进行完整仿真,并通过星座图仿真对误码率进行分
析。仿真结果表明该系统简单可行,对 QAM 相关产品研发和理论研究具有一定的理论和实践
10 意义。
关键词:16QAM;正交振幅调制;MATLAB;误码率
中图分类号:TN92 无线通信
Analysis and simulation of 16QAM modulation and
100
Figure 3 liters cosine low-pass filter design
上下支路经过变换分别进行相干调制,各自通过调制器(相乘器)乘以正交的两个高频 载波,载波的频率为信号的 80 倍。通过载波器后形成两路频带信号携带信源信息,其中各 个支路的已调信号及其功率谱密度的仿真结果如图 4 所示
作者简介:李瑞,(1987-),女,研究生,无线通信,公钥密码学。 通信联系人:明洋,(1979-),男,副教授,公钥密码学,可证明安全理论,无线网络安全。 E-mail: yangming@
(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。
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的调制与解调要点
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 (10)3.1.1 信号源 (10)3.1.2 串并转换模块 (10)3.1.3 2/4电平转换模块 (12)3.1.4 其余模块 (14)3.1.5 调制系统的实现 (15)3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 (17)3.2.1 相干解调 (17)3.2.2 4/2电平判决 (18)3.2.3 并串转换 (20)参考文献 (23)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。
基于MATLAB下的16QAM仿真
1.课程设计目的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。
首先介绍了QAM调制解调原理,提出了一种基于MATLAB的16QAM系统调制解调方案,包括串并转换,2-4电平转换,抽样判决,4-2电平转换和并串转换子系统的设计,对16QAM的星座图和调制解调进行了仿真,并对系统性能进行了分析,进而证明16QAM调制技术的优越性。
2.课程设计要求(1)设计一个16QAM调制与解调系统。
(2)设计程序时必须使得程序尽可能的简单。
(3)利用MATLAB进行程序编写并对系统进行仿真分析。
3.相关知识随着现代通信技术的发展,特别是移动通信技术高速发展,新的需求层出不穷,促使新的业务不断产生,因而导致频率资源越来越紧张。
在有限的带宽里要传输大量的多媒体数据,频谱利用率成为当前至关重要的课题,由于具有高频谱利用率、高功率谱密度等优势,16QAM技术被广泛应用于高速数据传输系统.在很多宽带应用领域,比如数字电视广播,Internet宽带接入,QAM系统都得到了广泛的应用。
QAM也可用于数字调制。
数字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM 等调制方式。
其中,16QAM和32QAM广泛用于数字有线电视系统。
当今国际市场上出现了采用16QAM调制技术的卫通调制解调器,如美国COMTECH EF DATA公司新推出的CDM-600。
该卫通调制解调器支持速率高达20Mbps[1]。
无线通信技术的迅猛发展对数据传输速率、传输效率和频带利用率提出了更高的要求。
选择高效可行调制解调手段,对提高信号的有效性和可靠性起着至关重要的作用。
由于QAM已经成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。
verilog 16QAM代码
QAM调制中,数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。
QAM 是一种矢量调制,将输入比特先映射到一个复平面(星座图),形成复数调制符号,然后将该符号的I、Q分量,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 和sin 上。
数学公式:16QAM信号在星座图上具有16个样点,每个样点表示一种矢量状态,16QAM 有16 态,每4 位二进制数规定了16态中的一个状态,16QAM每个符号时间传送4比特映射。
根据IEEE 802.11a 规定,16QAM 编码表如下所示。
经过表中映射后的I/Q数据再乘上1/√10进行归一化,即得到调制后的I/Q值。
实现代码重要部分:因为是串行输入,得先缓存为4bit,然后每4比特映射一个矢量状态。
经过扰码,卷积编码,交织后的DATA数据,一个符号有192比特,然后经过16QAM ,被调制成48 个复数,作为下一级插入导频模块的输入。
代码:moduleDATA_16QAM_mapper(DM_DIN,DM_ND,DM_RST,DM_CLK,DM_RE,DM_IM,DM_INDEX ,DM_RDY);input DM_DIN; //输入信号input DM_CLK; //脉冲input DM_ND; //来自上一模块的信号提示input DM_RST; //复位信号output[7:0] DM_RE; //输出16QAM调制的实部,八位,一位符号位,一位整数位,六位小数位output[7:0] DM_IM; //输出16QAM调制的虚部output[5:0] DM_INDEX;//输出标号output DM_RDY; //输出信号提示reg[7:0] DM_RE;reg[7:0] DM_IM;reg DM_RDY;reg[7:0] RE_TEMP; //输出实部暂存reg[7:0] IM_TEMP; //输出虚部暂存reg[3:0] STOR; //由于四个输入信号对应一个星座点,因此需要四位的存储器存放reg MAPEN;reg[5:0] DM_COUNT;reg[5:0] DM_INDEX;reg OUTEN; //使Q_RDY比输入四个信号中最后一个晚一个脉冲的过渡,保证转换完成reg[1:0] counter; //四个输入信号的计数reg[1:0] OUT_COUNT;always @(negedge DM_RST or posedge DM_CLK) //Q_RST高电平异步清零if(!DM_RST)beginMAPEN<=1'b0;DM_RE[7:0]<=8'b00000000;DM_IM[7:0]<=8'b00000000;DM_COUNT[5:0]<=6'b000000;DM_INDEX[5:0]<=6'b000000;DM_RDY<=0;RE_TEMP[7:0]<=8'b00000000;IM_TEMP[7:0]<=8'b00000000;STOR[3:0]<=4'b0000;OUTEN<=0;counter[1:0]<=2'b00;OUT_COUNT<=2'b00;endelsebeginif(DM_ND) //16QAM encodingbegincounter<=counter+1;case(counter)2'b00:STOR[0]<=DM_DIN;2'b01:STOR[1]<=DM_DIN; //存入输入数值2'b10:STOR[2]<=DM_DIN;2'b11:STOR[3]<=DM_DIN;endcaseendelsebegincounter[1:0]<=2'b00;STOR[3:0]<=4'b0000;endif (counter==2'b11) // MAPEN 标记四个信号是否已经存入MAPEN<=1'b1;elseMAPEN<=1'b0;if(MAPEN)begincase(STOR[1:0])2'b00:RE_TEMP[7:0]<=8'b11000011;2'b10:RE_TEMP[7:0]<=8'b11101100;2'b01:RE_TEMP[7:0]<=8'b00111101;2'b11:RE_TEMP[7:0]<=8'b00010100;endcasecase(STOR[3:2])2'b00:IM_TEMP[7:0]<=8'b11000011;2'b10:IM_TEMP[7:0]<=8'b11101100;2'b01:IM_TEMP[7:0]<=8'b00111101;2'b11:IM_TEMP[7:0]<=8'b00010100;endcaseOUTEN<=1;endelsebeginOUTEN<=0;RE_TEMP[7:0]<=8'b00000000;IM_TEMP[7:0]<=8'b00000000;endif(OUTEN) // 输出beginDM_RE<=RE_TEMP;DM_IM<=IM_TEMP;DM_COUNT<=DM_COUNT+1;DM_INDEX<=DM_COUNT;DM_RDY<=1'b1;endif (DM_INDEX==47)OUT_COUNT<=OUT_COUNT+1;elseOUT_COUNT<=0;if (OUT_COUNT==2'b11)beginDM_RE[7:0]<=8'b00000000;DM_IM[7:0]<=8'b00000000;DM_INDEX[5:0]<=6'b000000;DM_COUNT[5:0]<=6'b000000;DM_RDY<=0;endendendmodule。
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%% ------------------------------------------------------------% 软件无线电课程设计%% 方形、星形16QAM调制解调仿真%%%------------------------------------------------------------%%主程序clcclear%% 定义参数fd=250*10^6; %码元速率250Mfs=2500*10^6; %滤波器采样率fc=2500*10^6; %载波频率2.5Gf=10000*10^6; %对载波采样data_len=200000; %数据长度sym_len=data_len/4; %码元序列长度M_QAM=16;%QAM数k=log2(M_QAM);SNR=1:12;%白噪声信噪比,%% ------------------------------------------------------------bit_tx=randint(1,data_len);%产生随机序列echo off;rec_qam16=QamMod(bit_tx,16); %方形16QAM调制star_qam16=SrarQamMod(bit_tx); %星形16QAM调制base_rec=base_shape(fd,fs,f,rec_qam16); %基带成型滤波base_star=base_shape(fd,fs,f,star_qam16); %基带成型滤波for i=1:length(SNR) %信噪比从1dB到12dB计算误码率SNR_=i%方形映射16QAMrf_rec_qam16=CarrierMod(fc,f,base_rec); %载波调制rf_rec_qam16_n=awgn(rf_rec_qam16,SNR(i),'measured'); %加噪声[rec_qam16_rx base_rec_rx]=CarrierDemod(fd,fs,fc,f,rf_rec_qam16_n); %载波解调bit_rec_rx=QamDemod(rec_qam16_rx,16); %MQAM解调[num_qam16,perr_qam16_rec(i)]=biterr(bit_tx,bit_rec_rx);%误码率qam16_data_rec(i,:)=rec_qam16_rx;%scatterplot(rec_qam16_rx);%星形映射16QAMrf_star_qam16=CarrierMod(fc,f,base_star); %载波调制rf_star_qam16_n=awgn(rf_star_qam16,SNR(i),'measured'); %加噪声[star_qam16_rx base_star_rx]=CarrierDemod(fd,fs,fc,f,rf_star_qam16_n); %载波解调bit_star_rx=StarQamDemod(star_qam16_rx); %MQAM解调[num_qam16,perr_qam16_star(i)]=biterr(bit_tx,bit_star_rx);%误码率qam16_data_star(i,:)=star_qam16_rx;%scatterplot(star_qam16_rx);end%% 理论误码率计算SNRtheo=0:0.1:length(SNR);for i=1:length(SNRtheo)SNRdec=10.^(SNRtheo(i)/10);theo_perr_qam16(i)=(3/8)*erfc(sqrt(SNRdec*2/5));end%% 基带波形N=200;n=1:N;t=1:N*10;%发送端波形figure;stem(n,bit_tx(n)); title('发送序列'); %发送序列figure('Name','发送端基带信号');subplot(411);plot(t,real(base_rec(t))); title('方形映射-Q路');subplot(412);plot(t,imag(base_rec(t))); title('方形映射-I路');subplot(413);plot(t,real(base_star(t))); title('星形映射-Q路');subplot(414);plot(t,imag(base_star(t))); title('星形映射-I路');%接收端波形figure;subplot(211);stem(n,bit_rec_rx(n)); title('方形接收序列');subplot(212);stem(n,bit_star_rx(n)); title('星形接收序列');figure('Name','接收端基带信号');subplot(411);plot(t,real(base_rec_rx(t))); title('方形映射-Q路');subplot(412);plot(t,imag(base_rec_rx(t))); title('方形映射-I路');subplot(413);plot(t,real(base_star_rx(t))); title('星形映射-Q路');subplot(414);plot(t,imag(base_star_rx(t))); title('星形映射-I路');%基带眼图N1=20000;Tn=f/fd;eye_rex=base_rec(1:N1);eyediagram(eye_rex,Tn*4,Tn); title('方形基带眼图');eye_star=base_star(1:N1);eyediagram(eye_star,Tn*4,Tn); title('星形基带眼图');%% 接收端星座图%scatterplot(qam16_data_rec(12,:));figure('Name','方形16QAM接收端星座图');for i=3:3:12subplot(2,2,i/3);plot(real(qam16_data_rec(i,:)),imag(qam16_data_rec(i,:)),'.');xmax=5;axis([-xmax xmax -xmax xmax])title(['Snr=',num2str(SNR(i)),' dB']);endfigure('Name','星形16QAM接收端星座图');for i=3:3:12subplot(2,2,i/3);plot(real(qam16_data_star(i,:)),imag(qam16_data_star(i,:)),'.');xmax=3;axis([-xmax xmax -xmax xmax])grid on; title(['Snr=',num2str(SNR(i)),' dB']);end%% 功率谱密度f_plot;%% 误码率分析%16QAM误码率曲线figure('Name','16QAM误码性能对比');% semilogy(SNRtheo,theo_perr_qam16);% hold on;semilogy(SNR,perr_qam16_rec,'*');hold on;semilogy(SNR,perr_qam16_star,'o');xlabel('SNR in dB');ylabel('Prb of Err');legend('方形16QAM','星形16QAM');title('16QAM误码性能对比');%------------------------------------------------------------------------------- %% 基带成型function base_info=base_shape(fd,fs,f,seq_16QAM)%平方根升余弦滤波器,滚降系数0.5,延迟3个采样点flt=rcosine(fd,fs,'sqrt',0.5);%I路和Q路seq_Q=real(seq_16QAM);seq_I=imag(seq_16QAM);%增采样R=fs/fd;up_seq_Q=upsample(seq_Q,R);up_seq_I=upsample(seq_I,R);%升余弦调制rcos_Q=conv(up_seq_Q,flt);rcos_I=conv(up_seq_I,flt);%提升rcos_Q_up=interp(rcos_Q,f/fs);rcos_I_up=interp(rcos_I,f/fs);base_info=rcos_Q_up+j*rcos_I_up;%--------------------------------------------------------------------%% 载波解调function [data_rx base_rx]=CarrierDemod(fd,fs,fc,f,receive)%% 分两路乘正交高频载波rc_length=length(receive);flt=rcosine(fd,fs,'sqrt',0.5);t=0:rc_length-1;rc_Q=receive .* sin(2*pi*fc*t/f);rc_I=receive .* cos(2*pi*fc*t/f);%减采样后根升余弦匹配滤波,注意对齐采样点down_Q=downsample([0 rc_Q],f/fs);down_I=downsample(rc_I,f/fs);low_Q_rcos=conv(down_Q,flt);low_I_rcos=conv(down_I,flt);base_rx=low_Q_rcos(1:length(low_I_rcos))+j*low_I_rcos;%两次根升余弦滤波延迟,定位初始信号位置%delay+1:end-delay-1R=fs/fd;delay=3*R*2;rc_Q_seq=(downsample(low_Q_rcos(delay+1:end-delay-1),R));rc_I_seq=(downsample(low_I_rcos(delay+1:end-delay-1),R)); %类型转换data_rx=rc_Q_seq+j*rc_I_seq;%--------------------------------------------------------------------------%% 载波调制function transmit=CarrierMod(fc,f,base)%载波调制t=0:length(base)-1;high_freq_Q=real(base) .* sin(2*pi*fc*t/f);high_freq_I=imag(base) .* cos(2*pi*fc*t/f);transmit=high_freq_Q+high_freq_I;%------------------------------------------------------------------------------%% QAM解调程序,将MQAM码元还原为二进制数据% 入口参数:data_QAM:QAM码元数据% M_QAM:MQAM中M的大小% 出口参数:二进制数据比特流%------------------------------------------------------------------------function data_out=QamDemod(data_QAM,M_QAM)k=log2(M_QAM);%每个M进制码元的bit数data_len=length(data_QAM);%码元长度%-------------------------------------------------------------------%QAM信号放缩至与发送端相同比例data_temp=data_QAM(find(real(data_QAM>0)));aver=mean(real(data_temp));data_Qam_temp=data_QAM/aver*(2^(k/2-1));%------------------------------------------------------------------------%平移到第一象限data_Qam_temp2=(data_Qam_temp+(2^(k/2)-1)*(1+j))/2;%----------------------------------------------------------------------%将实部虚部分别映射为二进制数据%实部data_real=round(real(data_Qam_temp2));%实部判决data_real(find(data_real>(2^(k/2)-1)))=2^(k/2)-1;%大于2^(k/2)-1的数据判定为2^(k/2)-1 data_real(find(data_real<0))=0;%小于0的数据判为0bit_real=abs(dec2bin(data_real))-'0';%虚部data_imag=round(imag(data_Qam_temp2));%虚部判决data_imag(find(data_imag>(2^(k/2)-1)))=2^(k/2)-1;%大于2^(k/2)-1的数据判定为2^(k/2)-1 data_imag(find(data_imag<0))=0;%小于0的数据判为0bit_imag=abs(dec2bin(data_imag))-'0';%------------------------------------------------------------------------%还原为二进制比特流bit_rec=[bit_real,bit_imag]';data_out=reshape(bit_rec,1,data_len*k);%-------------------------------------------------------------------------------------------------------------%% QAM调制程序,实现二进制到MQam调制% 入口参数:binary:二进制数据% M_QAM:MQAM中M的大小% 返回参数:MQAM码元%------------------------------------------------------------------------function data_M = QamMod(binary,M_QAM)k=log2(M_QAM);%每个M进制码元的bit数data_len=length(binary);%比特长度binary_rec=reshape(binary,k,data_len/k)';%转化为data_len/k行,k列,的矩阵,以便转化为16进制M进制%计算实部data_str1=num2str(binary_rec(:,1:k/2));data_m_real=bin2dec(data_str1);%计算虚部data_str2=num2str(binary_rec(:,k/2+1:k));data_m_imag=bin2dec(data_str2);%实部虚部映射到MQamdata_M=((data_m_real*2-2^(k/2)+1)+j*(data_m_imag*2-2^(k/2)+1)).';%---------------------------------------------------------------------------------%% 星形16QAM映射function data_m16 = SrarQamMod(binary)%binary=randint(1,100);%产生随机序列data_len=length(binary);%比特长度binary_rec=reshape(binary,4,data_len/4)';%转化为data_len/4行,4列,的矩阵,以便转化为16进制data_str=num2str(binary_rec);data_dec=bin2dec(data_str);data_mm16=(floor(data_dec/8)+1).*exp(j*45/180*pi*mod(data_dec,8));data_m16=reshape(data_mm16,1,data_len/4);%------------------------------------------------------------------------------%% 星形16QAM解调function data_bit = StarQamDemod(qam_rev)%qam_rev=xing_qam16_noise(1:10);am=abs(qam_rev);%幅度判定am(find(am>2))=2;%幅度大于2的判定为2am(find(am<1.5))=1;%幅度大于2的判定为2%相位判定ang=angle(qam_rev)/pi*180;%将-180度到0度变为180度到360度ang(find(ang<0))=ang(find(ang<0))+360;ang_n=round(ang/45);ang_n(find(ang_n>7))=0;data_dec=8*(round(am)-1)+ang_n;%data_dec(find(data_dec>15))=15;%大于15的判定为15%data_dec(find(data_dec<0))=0;%小于0的判定为0data_bit_rec=dec2bin(data_dec);data_bit=reshape(data_bit_rec',1,length(qam_rev)*4)-'0';。