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信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。故这种信号序列的第k个码元可以表示为：

S k(t)=A k cos(w0t+φk) kT

式(1-1)可以展开为：

S k(t)=A k cosφk cosw0t-A k sinφk sinw0t (1-2) 令X k=A k cosφk (1-3)

Y k=-A k sinφk (1-4) 将式(1-3)和式(1-4)代入式(1-2)得：

S k(t)=X k cosw0t+Y k sinw0t (1-5) 由上式可见，16QAM信号可以由两路独立的正交4ASK信号叠加而成，因此，这里采用正交调幅法。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。

二、总体方案设计

1、调制方案

为了方便产生两路4ASK 信号，这里将基带信号设置成速率为R b 的四进制码元序列。然后经过串/并转换模块，将该四进制基带码元序列分成两路速率分别为R b /2的四电平信号，再将这两路四电平信号分别与正交载波相乘，完成正交调制，两路信号叠加后产生16QAM 信号。

2、解调方案 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sinw0t 相乘，一路与cosw0t 相乘，然后经过低通滤波输出两路多电平基带信号A(t)和B(t)，用门限电平的判决器判决后分别恢复出两路速率为R b /2的四进制序列。最后经并/串转换模块将两路四进制序列组合成一个四进制序列。至此，完成16QAM 的解调。

R R co

co

三、总体电路图

图3-1 16QAM调制与解调系统总体电路图四、模块设计及主要参数设置

1、串/并转换

串/并转换实现的功能是将码元速率为19.2Kb/s的四进制基带码元序列分成两路，其中一路信号可通过直接用采样频率为9600HZ的采样器对该四进制基带码元序列进行采样获得。要获得另外一路信号，需要先将该四进制基带码元序列延时一个码元周期，再用采样频率为9600HZ的采样器采样。为了使这两路信号在时间上同步，还需要将第一路信号也延时一个码元周期。这样就将原四进制基带码元序列分成两路速率相同的四电平信号。具体电路图如下：

图4-1 串/并转换模块电路图

（1）采样器的采样速率为9600，采样点时间宽度为0，采样时间偏差0.

（2）采样延迟的延迟点数为1.

2、低通滤波

这里的滤波器选用巴特沃斯低通滤波器，为了将本地载波滤除，从而得到基带信号，设置截止频率为40KHZ.

图4-2低通滤波器的参数

3、抽样判决

抽样判决要实现的功能是将低通滤波输出的不规则波形通过抽样判决，得到规则的方波序列。如上图所示，低通滤波输出信号的四个电平大致分别为：-1.5V，-0.5V，0.5V，1.5V. 据此设计出一种判决方案，对于每一路信号都进行三次判决。具体电路图如下：

图4-3 抽样判决电路图

（1）第一路信号参数

第一次判决：阈值电压设置为-1V，当输入电压大于-1V时输出为-0.5V，否则输出为-1.5V；

第二次判决：阈值电压设置为0V，当输入电压大于0V时输出为1V，否则输出为0V；

第三次判决：阈值电压设置为1V，当输入电压大于1V时输出为1V，否则输出为0V。

（2）第二路信号的判决方法同第一路信号。

4、并/串转换

并串转换是串并转换的逆过程，并串转换的目的是将两路四电平信号合成一路四电平信号，从而还原出原基带序列。具体方法是：用一个频率为9600HZ，脉冲宽度为其周期的一半的脉冲串分别与这两路四电平信号相乘进行采样，并将第二路信号延时一个脉冲宽度。然后将这两路信号相加，再经过采样保持即恢复原基带序列。具体电路图如下：