实验-正交幅度调制16QAM
北邮通信原理通原实验16QAM知识讲解
北邮通信原理通原实验16Q A M实验二、16QAM调制一、实验目的1、学会使用SystemView观察信号的星座图与眼图，分析性能2、学习正交幅度调制解调的基本原理。
二、实验原理1、正交幅度调制QAM是由两个正交载波的多电平振幅键控信号叠加而成的，因此正交幅度调制是一种频谱利用率很高的调制方式。
同时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在一个信道中传输。
2、调制原理3、解调原理4、眼图眼图的“眼睛”的大小代表码间串扰的情况。
“眼睛”张开的越大，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。
5、星座图我们通常把信号矢量端点的分布图称为星座图。
它对于调制方式的误码率有很直观的判断。
三、实验内容1、在system view软件中做出仿真连线图。
2、设置参数，观察调制信号波形3、眼图设置：在SystemView中，在分析窗口单击图标，选择style，单击slice，并且设置合适的起点和终点的时间切片，然后选择信号后，得到眼图。
4、星座图设置：在SystemView中，在分析窗口中单击图标，选择style，单击scatter plot，在右侧的窗口中选择所需要观察的信号波形，确定，得到星座图。
5、设置无噪声和有噪声情况参数，对眼图和星座图进行对比分析。
四、实验结果1、无噪声情况下，即序列均值为0，方差为0。
原基带信号：调制信号（同向）（正交）无噪眼图：无噪星座图：2、有噪声：均值为0，方差为1 眼图（有噪）：星座图（有噪）：五、结果分析从上述实验结果图中可以看出：1、原基带信号经过调制后，同向正交都满足。
2、在无噪情况下，眼图较清晰，眼睛睁开较大，表明码间干扰较小；星座图能量较规整，误码率相对较低。
3、在有噪情况下，眼图较，眼睛睁开较小，表明码间干扰较大；星座图能量杂乱，误码率较高。
4、可见，噪声对系统性能有一定影响。
六、心得体会通过这次实验，我在通原理论的基础上又比较系统地了解了16QAM的调制与解调，在做实验仿真时总会遇到各种问题，在这种情况下就会努力找到最饥饿路径解决问题，无形间提高了我们的动手和动脑能力，并且同学之间还能相互探讨，相互促进吧。
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。
基于FPGA的16QAM调制解调
基于FPGA的16QAM调制解调器的实现组员：目录摘要3一、QAM调制原理3二、QAM的解调原理4三、16QAM调制器的实现51 系统总体框图 52 时钟分频 63 串并转换 64 差分编码和星座映射 65 DDS和线性加法器7四、QAM解调模块设计71 低通滤波器模块设计72 采样判决模块设计8五、16QAM调制器的仿真结果9四、附录121 顶层模块122 时钟分频模块133 串并转换模块144 差分模块和星座映射模块155 DDS 和加法器模块176 testbench 源程序227 用matlab 进行频谱分析23摘要QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种新的调制技术，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。
随着第三代移动通信的兴起，传输容量增大，多进制正交幅度调制MQAM (Multiple Quadrature Amplitude Modulation)将得到更加广泛的运用。
本文主要研究了基于FPGA 的16QAM 调制与解调的实现。
首先说明了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。
文中详细介绍了载波恢复、正交相干解调、FIR 低通滤波器和采样判决的基本原理和设计方法。
关键词：正交相干解调，混频，FPGA ，QAM一、QAM 调制原理正交幅度调制(QAM)是一种把数字信息包含在载波的振幅和相位中的数字调制方式，也是ASK 和PSK 的结合。
式(1)表示了QAM 信号，它还可用式(2)来表示在QAM 中是如何结合幅度和相位调制的。
16QAM实验报告
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。
实验一16QAM调制与解调仿真
实验一 16QAM调制与解调仿真一、实验目的（1）掌握16QAM调制与解调原理。
（2）掌握Matlab/Simulink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、实验环境与仪器Windows98/2000/XP、Matlab（R2010a）/Simulink三、实验内容1、熟悉地掌握了MATLAB软件在通信系统设计与仿真的基本步骤与方法。
2、搭建16QAM调制解调仿真系统；3、运行仿真系统，得出各模块部分的波形及并进行分析。
四、实验原理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1.1所示。
图1.1 16QAM调制器组成框图图中串/并变换器将速率为Rb的二进制码元序列分为两路，速率为Rb/2。
2-4电平变换为Rb/2的二进制码元序列变成速率为RS=Rb/log216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Rb/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 RS=Rb/log216=Rb/4，本实验采用便是这种方式。
2、QAM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cosωct相乘，一路与sinωc t相乘。
16QAM调制解调原理
16QAM调制解调原理16QAM调制原理及其在H DTV中的应用[ 摘要 ]本文概述Digicipher HDTV系统采用的16QAM调制与解调原理。
并对QAM法美国提出的 Digicipher等全数字高清晰度电视(HDTV)所以能引入注目，关键采用了两大技术，一是高效的图像压缩处理技术，使之能在6MHz带宽内传输；二是采用正交幅度键控的数字信号载波传输，在相同接收条件下，使发射功率仅是模拟传输的十分之一以下。
Digicipher使用 l6QAM调制方式。
本文介绍其调制与解调原理，以及它在HDTV中的应用。
一、正交幅度键控调制 (QAM)的基本原理16QAM是正交移幅键控的一种调制方式，有很高的频道利用率。
正交移幅键控信号是一种载波键控信号，它有同相和正交两路载波，以幅度键控方式独立地传送数字信息。
它的复包络可以写成：(1)其中， , 是多电平基带信号，它们所带的数字信息是独立的，这是正交幅度键控区别于多相移相键控和连续相位键控的一个主要持征。
若由四电平正交调幅形成幅度键控信号，其等效基带信号在复平面上的数目为16，称为 16QAM(16个信号状态 ) 。
图 1 是 16QAM信号矢量端点图，图中16 个信号状态排成 4x4 方阵，每点表示一种状态，每一状态为一矢量 ( 包括幅度与相位) 。
由图可见共有三种不同的幅度( 标量 ) 和 12 个不同的相位 ( 每个象限有 3 个) 。
图 1 16QAM信号矢量端点图式 (1) 中的，可分别表示为(2)(3)式中，为码元周期；为矩形脉冲；，为双极性进制码．并使之等间距，例如，。
由于原始信息一般是二进制码，所以二进制数与多层幅度电平之间存在着变换问题，这种变换逻辑，称为电平逻辑。
因此，多电平正交移幅键控信号可以展开成由若干个二电平正交移幅键控的线性组台，即其中，，是二进制码元，取值?1。
由式 (1) ～(5) 可得(6)因式中每一项是QPSK等效基带信号的复包络，每次信号功率依次相差6dB，因此多电平正交移频键控信号可用若干四相相位键控组合而成。
(完整版)16QAM的产生
16QAM、32QAM在Matlab中的仿真1.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。
图一正交调制原理图二相干解调原理图2、实验仿真条件：window 7操作系统3、结果分析：从图中基带信号波形和并串转换输出波形图可以看出，16QAM的误比特率要比32QAM的优秀很多；而且16QAM的频谱也要比32QAM的有规律一些。
4、总结：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、32QAM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、32QAM信号的相位有所偏移，但还是围绕调制时的16个或者32个相位点。
5、附录程序代码：附源程序代码：x=randint(30000,1); %基带信号y1=modulate(modem.qammod('M',16,'InputType','Bit'),x);%16QAM调制信号y2=modulate(modem.qammod('M',32,'InputType','Bit'),x);%32QAM调制信号%加高斯白噪声EbNo=-5:1:10;for n=1:length(EbNo);M1=16;k1=log2(M1);snr(n)=EbNo(n)+10*log10(k1);ynoisy1=awgn(y1,snr(n),'measured');z1=demodulate(modem.qamdemod('M',16,'OutputType','Bit'),ynoisy1);[nErrors1(n),BITBER1(n)]=biterr(x,z1);endfor n=1:length(EbNo);M2=32;k2=log2(M2);snr(n)=EbNo(n)+10*log10(k2);ynoisy2=awgn(y2,snr(n),'measured');z2=demodulate(modem.qamdemod('M',32,'OutputType','Bit'),ynoisy2);[nErrors2(n),BITBER2(n)]=biterr(x,z2);end%画误码率曲线semilogy(EbNo,BITBER1,'r-*',EbNo,BITBER2,'b-*');title('误比特率性能');xlabel('Eb(dB)');ylabel('BER');legend('16QAM误码率','32QAM误码率');grid on;%画星座图h=scatterplot(ynoisy1(1:1*5e3),1,0,'g.');hold on;scatterplot(y1(1:1*5e3),1,0,'r*',h);title('16QAM星座图');legend('接收信号','星座点');hold off;h=scatterplot(ynoisy2(1:1*5e3),1,0,'g.');hold on;scatterplot(y2(1:1*5e3),1,0,'r*',h);title('32QAM星座图');legend('接收信号','星座点');hold off;%画频谱图F=fft(y1,1024);figure(4)subplot(121);plot(abs(F));title('16QAM频谱');F=fft(y2,1024);subplot(122);plot(abs(F));title('32QAM频谱');。
AWGN信道下16QAM系统性能的研究
AWGN 信道下16QAM 系统性能的研究一．原理:MQAM 与MPSK ，MASK 一样属于多进制调制，不同的是MASK 调制时，矢量端点在一条轴上分布，但当M 增大时，若要保持端点之间的最小距离不变，信号能量会急剧增大；当用MPSK 调制时，信号能量恒定，但当M 增大时，矢量端点之间的最小距离减小，误码率增加。
MQAM 是MASK 和MPSK 的一个折中，它将整个平面空间重新分配，在不减少最小距离的情况下增加信号矢量的端点数目。
16QAM 是采用幅度与相位相结合的有16个信号点的正交幅度调制，其星座图如下所示：由图可知，16QAM 可用正交调制的方法产生，与MPSK 不同的是，MQAM 同相和正交两路基带信号的电平是相互独立的，因此可以把16QAM 看成是两路相互正交的4ASK 信号的迭加。
它的复包络如下：()()()u t x t jy t =+其中()x t ，()y t 是4进制ASK 基带信号，可表示为：()()k s kx t x g t kT =-∑()()k s ky t y g t kT =-∑式中s T 表示码元周期，()g t 为矩形脉冲，k x ，k y 为同相和正交分量所携带的双极性4进制码，相互之间独立并使之等间距，通常取为－3，－1，＋1，＋3。
二．16QAM 调制器的设计：在本实验中，采用正交调幅法来产生16QAM 信号，其调制框图如下：串-并变化器将速率为b R 的输入二进制序列分成两个速率为/2b R 的两电平序列，2-4电平变换器将每个速率为/2b R 的两电平序列变成速率为/4b R 的4电平信号。
设输入的4位码元为a1a2a3a4，将同相分量a2a4，正交分量a1a3分别映射到4进制码k x ，k y ，其映射关系图如下：将同相分量k x 调制到载波上，再把正交分量调制到相移90度后的载波上，两个调制后波形相加即得到16QAM 信号。
三．16QAM 解调器的设计：解调器采用正交相干解调，其解调框图如下：码元 序列串－并 转换2－4电 平 变换2－4电平变化Sin(wt)90度相移16QAMa2,a4a1,a3a1,a2,a3,a4载波恢复LPF位定时恢复抽样判决 抽样判决串-并 变换2b R 2b R 09016QAM 信号RLPF还原还原设输入的16QAM 信号为()()sin ()cos ksksku t x g t kT t y g t kT t ωω=-+-∑，速率为/2b R ，载波提取电路从输入的16QAM 信号中恢复载波sin t ω，并将其相移90度后分别与16QAM 信号相乘，再经过低通滤波器，得到16QAM 的基带信号，其同相分量为()ksk x g t kT -∑，正交分量为()ksky g t kT -∑；位定时恢复电路提取码元周期sT ，抽样判决电路有3个门限电平，在最佳判决时刻对4电平基带信号抽样判决，其同相支路输出k x ，正交支路输出k y ，再经过还原模块将4进制码元还原为2个二进制码元，如下所示：并串变换电路将两路速率为/2b R 的码元序列合并为一路速率为b R 的码元序列，从而得到完成了16QAM 的解调输出。
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。
OFDM 系统16QAM 和QPSK 调制仿真分析
OFDM 系统16QAM 和QPSK 调制仿真分析摘要：以研究ofdm系统中使用的最佳数字调制方式为目的，分析了ofdm系统的原理、信号处理流程，以及一般使用的数字调制方式，利用matlab对系统进行了仿真，对比了系统分别采用16qam 和qpsk进行调制时的误码率，根据仿真曲线分析了二者的性能，得出系统在设定参数下特定信噪比时使用qpsk调制比16qam调制误码率更低。
关键词：ofdm；仿真；16qam；qpsk中图分类号：tp311 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）15-3606-04ofdm（正交频分复用）技术是一种多载波调制方式，它最开始出现于20世纪50年代中期，不久被正式应用于军事通信系统。
但是其发展受到了制约，因为传统的模拟技术不能有效地进行正交载波调制，而实现子载波的正交调制是ofdm的核心。
后来由于ifft、fft快速发展并且被提出用于实现调制解调，加上大规模集成电路的飞速发展使得fft技术变得可行，ofdm的核心问题得到解决，从而得到很好的发展。
目前，ofdm技术的主要应用有：非对称的数字用户环路（adsl）、数字音频广播（dab）、数字视频广播（dvb）、高清晰度电视（hdtv）等。
而4g通信系统对高数据速率的要求也使得ofdm成为其关键技术之一，研究其性能变得意义重大。
对于ofdm使用的数字调制方式，常用的有mpsk（m常取4、8）、 16qam、64qam，不同的调制方式在效率和误码率上都有差异，该文分别采用16qam与qpsk对ofdm系统进行仿真，并分析仿真结果。
1 ofdm原理与16qam、qpsk调制1.1 ofdm技术原理传统多载波调制技术是ofdm技术的前提和基础，ofdm是将高速串行的数据流转换成低速并行的子数据流，然后调制到相互正交的子信道上。
一个ofdm符号包含多个经qpsk调制或16qam调制的子载波。
如果一个ofdm系统有n个正交子载波，其基带子载波可以表示为：[φk（t）=ejt2πfk]，f k为第k个子载波的频率调制n个并行数据后的ofdm符号可表示为[s（t）=1nk=0n-1xkφk（t），0<t<nt]式中，xk为第k个子载波上调制的复信号，t为系统采样间隔，在无过采样的情况下t=1/b，b为系统带宽，nt为ofdm符号长度。
16QAM实验步骤
1、双击桌面图标‘SystemView’，打开软件2、双击左侧的‘source’图标，接着双击工作区中的红色图标，左键单击‘noise/PN’，双击‘PN seq’将rate改为‘2’，NO.levels改为‘4’，选中‘ok’，选中‘ok’3、第二步重新再做一次，即再产生一个source源；或者将刚才产生的图标复制一个亦可4、将左侧的乘法器‘multiplier’按住鼠标左键拖动到工作区两次5、双击左侧的‘source’图标，接着双击工作区中的红色图标，双击‘sinusoid’，选中‘ok’，选中‘ok’6、单击其中的一个PN序列源，再单击上方的‘连接图标’，再单击‘乘法器’，即可将‘乘法器’和PN序列源连上；7、同样的方式将‘sinusoid’图标也连上‘乘法器’，注意：连线的时候选择‘0：sine’8、将另外一个PN序列源连上另外一个‘乘法器’，同时也将同一个‘sinusoid’图标连上此‘乘法器’，注意：连线的时候选择‘1：cosine’9、双击左侧图标‘adder’，将在工作区产生的加法器拖到合适的位置，将刚才两个乘法器同时连上此‘adder’。
至此，16QAM调制完成，下面开始解调过程。
10、再拖动两个‘乘法器’，和刚才设置完全一样的‘sinusoid’，并将‘adder’连接两个‘乘法器’；同时将‘sinusoid’也连上两个‘乘法器’，注意：连线的时候选择‘0：sine’还是‘1：cosine’应与刚才的连接方式完全一致，即相干解调11、选择上方的‘设置系统时间’，no。
of samples填7500，sample rate填50，单击ok12、拖动左侧的‘operator’，双击，然后再双击‘linear sys filters’，单击右上方的‘analog’，在low cuttoff处填‘5’，依次单击apply，finish，和ok，ok，即产生一个低通滤波器13、同样的方式再产生一个低通滤波器或者复制，粘贴亦可14、将两个‘乘法器’的输出端分别连上两个低通滤波器15、将左侧下方的‘sink’图标拖动到工作区，双击‘analysis’，同样的方式再产生一个，作为仿真结果的观察窗口16、将两个两个低通滤波器分别连上两个观察窗口，至此，仿真平台搭建完毕，随便取个名字保存即可17、单击上方的‘run system’图标，接着单击‘analysis window’，然后在弹出的窗口选中yes（这一步有时候没有弹出窗口可以省略）18、单击上方的‘open all windows’，即可看到两个仿真图形19、单击左下方的，选中‘style’，右侧的上下两个窗口分别选中两个观察窗口，单击ok即可生成一个新图20、单击左上方的‘points only’，即可产生16QAM的星座图，因为低通滤波器不是理想的，因此实际的星座点分布在理想星座点的周围21、为了便于大家比较自己的仿真结果，下边给出了仿真的部分截图；同时也给出了仿真的平台。
(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。
SystemView16进制正交振幅调制(16QAM)
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。
实验 正交幅度调制16QAM
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(ω0t+φi) 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：cosωt2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3 绘出的星座图如下由以上可以看出16QAM信号采用幅度和相位联合调制，它们分别携带信息，能充分利用信号平面，从而使有效性和可靠性都得到提高。
北邮-通原软件实验报告-16QAM
实验一： 16QAM调制与解调一、实验目的1、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。
2、强化SYSTEMVIEW软件的使用，增强对通信系统的理解。
二、实验原理1、16QAM16QAM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：三、实验步骤（1）按照实验所需模块连接图，连接各个模块（2）设置各个模块的参数：①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②载频：频率设置为100Hz。
图六载频发生器设置示意图③高斯噪声：均值为0，方差为0。
图七高斯噪声设置示意图④低通滤波器：3 Poles，Fc=10Hz；图八低通滤波器设置示意图（3）观察调制波形和眼图。
基于SystemView的正交幅度调制16QAM仿真实验
《通信软件》课程设计报告设计题目基于SystemView的正交幅度调制16QAM仿真实验指导教师职称姓名学号日期基于SYSTEM VIEW 的正交幅度调制16QAM仿真实验XXXXXXXX 200X级X班XXXXX XXXXXXX指导老师XXXX 讲师摘要本文提出了在SystemView仿真环境下，实现正交幅度调制16QAM的调制解调仿真。
QAM就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频调制，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，不但实现简单，而且在带宽和功率利用率上也最有效。
关键词SystemView 正交幅度调制解调1.设计任务及主要技术指标和要求根据所选的题目建立相应的数学模型。
在SystemView 仿真环境下，从各种功能库中选取，拖动可视化图符，组建系统，在信号源图符库，算子图符，函数图符库，信号接收器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符托到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。
设置，调整参数，实现系统模拟。
设置观察窗口，分析模拟数据和波形。
2.概述由于通信信道受频道限制，多年来，人们不断探索提高频带利用率的措施，包括M 进制（M>2）调制方式的研究。
一般说，多进制的AM和PM都能够在相同的频带内以更快的速率来传送信息。
但是，M进制技术能够提高频带利用率是以其功率利用率为代价的。
因为随着M值增加，信号空间图中的各点最小距离减小，相应的判决区也减小，因而，当信号受噪声干扰时，接收信号的错误率也增大了。
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，而且还能获得较好的功率利用率，且设备组成也比较简单。
选择信号的不同振幅，不同相位，进行不同的组合安排，可获得各类APK信号。
QAM就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频调制，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，不但实现简单，而且在带宽和功率利用率上也最有效。
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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
3 绘出的星座图如下
由以上可以看出16QAM信号采用幅度和相位联合调制，它们分别携带信息，能充分利用信号平面，从而使有效性和可靠性都得到提高。
是一种比较理想的调制方式。
五思考
1 熟悉16QAM信号调制的基本工作原理？
2 掌握16QAM信号幅度和相位联合调制的方法？。