16QAM调制系统仿真.doc

16QAM调制系统仿真 1.QAM简介 正交幅度调制（QAM，Quadrature?Amplitude?Modulation）是一种在两个 HYPERLINK /wiki/%E6%AD%A3%E4%BA%A4 \o 正交 正交 HYPERLINK /wiki/%E8%BD%BD%E6%B3%A2 \o 载波 载波上进行 HYPERLINK /wiki/%E5%B9%85%E5%BA%A6%E8%B0%83%E5%88%B6 \o 幅度调制 幅度调制的 HYPERLINK /wiki/%E8%B0%83%E5%88%B6 \o 调制 调制方式。这两个载波通常是 HYPERLINK /wiki/%E7%9B%B8%E4%BD%8D \o 相位 相位差为90 HYPERLINK /wiki/%E8%A7%92%E5%BA%A6 \o 角度 度（π/2）的 HYPERLINK /wiki/%E6%AD%A3%E5%BC%A6%E6%B3%A2 \o 正弦波 正弦波，因此被称作正交载波。这种调制方式因此而得名。QAM是一种振幅和相位联合键控。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，在MPSK体制中，随着M的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容限随之减小，误码率难以保证。为了改善在M大时的噪声容限，发展出了QAM体制。在QAM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 Xk = Akcosqk， Yk = -Aksinqk 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qk值仅可以取p/4和-p/4，Ak值仅可以取+A和-A，则此QAM信号就成为QPSK信号，如下图所示： 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： 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。类似地，有64QAM和256QAM等QAM信号，它们总称为MQAM ，调制。由于从其矢量图看像是星座，故又称星座调制。 16QAM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，如下图所示；第二种方法是复合相移法，它用两路独立的QPSK信号叠加，形成16QAM信号，如下图示： 虚线大圆上的4个大黑点表示一个QPSK信号矢量的位置。在这4个位置上可以叠加上第二个QPSK矢量，后者的位置用虚线小圆上的4个小黑点表示。 2 仿真过程 由设计原理中可知MQAM调制又称为星座调制，故我们在设计16QAM调制系统时就可以星座图来进行编程。下面我们就借用下图所示的星座图设计一个16QAM调制系统。 在图中共有16个点，每个点用4个比特表示，代表调制以后的一个矢量位置（这个点拥有唯一的振幅与相位）。因此我们可以把横轴看作是实轴，纵轴看作虚轴。由于每个点与跟它相邻的四个点是等距，且设为2，则每个点都可用一个虚数进行表示。例如点0000可用-1-j表示，这个虚数的模就是相当于16QAM信号的振幅，相角就相当于16QAM信号的相位。所以16QAM的调制过程就可以用如下语句进行描述： if A(1,b:c)==[0 0 0 0] B(k)=-1-1i; elseif A(1,b:c)==[0 0 0 1] B(k)=-3-1i; elseif A(1,b:c)==[0 0 1 0] B(k)=-1-3i; elseif A(1,b:c)==[0 0 1 1] B(k)=-3-3i; elseif A(1,b:c)==[0 1 0 0] B(k)=1-1i; elseif A(1,b:c)==[0 1 0 1] B(k)=1-3i; elseif A(1,b:c)==[0 1 1 0] B(k)=3-1i;