16-QAM基带传输系统.doc

16－QAM 基带传输系统1． 引言随着通信业迅速的发展，传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求，而可用频谱资源有限，业不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题另外，人们亦不能满足通信单一的语音服务，希望能利用移动进行图像等多媒体信息的通信但由于图像通信比需要更大的信道容量高效、可靠的数字传输系统对于数字图像通信系统的实现很重要，正交幅度调制 QAM是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制 QAM 具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择为了加深对 QAM 调制解调数字传输系统的理解，本实验对整个 16－QAM 基带传输系统的仿真，结构框图如图 1 所示:2． QAM 调制解调原理2．1 QAM 调制正交幅度调制 QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制 QAM 具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择正交幅度调制（QAM）信号采用了两个正交载波 ，每一tftfcc2sino和个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。

发送信号波形如图 2.1.1 所示,2sin)(2cos)()( tftgAtftgAtu cTmscTm Mm,.1图 2.1.1 M=16QAM 信号星座图式中{ }和{ }是电平集合，这些电平是通过将 k 比特序列映射为信号mcAs振幅而获得的例如一个 16 位正交幅度调制信号的星座图如下图所示，该星座是通过用 M＝4PAM 信号对每个正交载波进行振幅调制得到的利用 PAM 分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合因此发送的 QAM 信号波形可表示为),2cos())( ncTmn tftgAtu ,,.211Mm,,.2n如果 那么 QAM 方法就可以达到以符号速率,21k,k同时发送 个二进制数据图 2.1.2 给出了)(1RB1221lgQAM 调制器的框图图 2.1.2 QAM 调制器框图2．2 QAM 的解调和判决假设在信号传输中存在载波相位偏移和加性高斯噪声因此 r(t)可以表示为 )(2sin())2cos())( tnftgAftgAtr cTmscTm  其中 是载波相位偏移，且 tftftnt cscc)()(将接收信号与下述两个相移函数进行相关)2cos())(1 tftgtcTin2如图 2.2.1 所示，相关器的输出抽样后输入判决器。

使用图 2.2.1 中所示的锁相环估算接收信号的载波相位偏移 ，相移 和 对该相位偏移进行)(1t2t补偿图 2.2.1 QAM 信号的解调和判决假设图中所示的时钟与接收信号同步，以使相关器的输出在适当的时刻及时被抽样在这些条件下两个相关器的输出分别为 sinco1mnAri2sc其中 dtgtnTTcc)(10ttTss)(20噪声分量是均值为 0，方差为 的互不相关的高斯随机变量N最佳判决器计算距离量度2),(msrDM,.212．3 QAM 的误码率性能矩形 QAM 信号星座最突出的优点就是容易产生 PAM 信号可直接加到两个正交载波相位上，此外它们还便于解调对于 M＝ 下的矩形信号星座图（k 为偶数） ，QAM 信号星座图与正交载2波上的两个 PAM 信号是等价的，这两个信号中的每一个上都有 个信2k号点因为相位正交分量上的信号能被相干判决极好的分离，所以易于通过PAM 的误码率确定 QAM 的误码率M 进制 QAM 系统正确判决的概率是2)1(McP式中 是 进制 PAM 系统的误码率，该 PAM 系统具有等价 QAM 系MP统的每一个正交信号中的一半平均功率。

通过适当调整 M 进制 PAM 系统的误码率，可得 )13()1(20NEQPavM其中 0NEav是每个符号的平均信噪比因此 M 进制 QAM 的误码率为1(MP) 2可以注意到，当 k 为偶数时，这个结果对 M＝ k情形时精确的，而当 k 为奇数时，就找不到等价的 进制 PAM 系统如果使用最佳距离量度进行判决的最佳判决器，可以求出任意 k1 误码率的严格上限 20)(32NEQPavM0)1(4kavb其中 0NEavb是每比特的平均信噪比3． 16－QAM 基带传输系统的 Matlab仿真图 3.1 为 16－QAM 基带传输系统的仿真实验结构框图16-QAM 信号利用载波的四种不同电平(±1. ±3)表征数字信息由于该信号的一个码元可以表示 4 种不同的数字调制状态，因此需要将输入的一进制序列通过串少变换分为奇序列和偶序列两路，分路之后的双比特码元通过一定的编码映射关系与四种电平状态一一对应具体对应关系如下: 00→+3 、01→+1、 10→-1、11→-3，为了防止码间串扰，成形滤波器采用平方根升余弦信号：RCosWave=rcosfir(0.5，[-1 ，1] ，12，1， ’sqrt’)，Rcosfir 函数用来产生 FIR 升余弦滤波器。

它的原型为 rcosfir(r，N_T，rate,，T，fil_type)，其中 r 为滚降系数，取值范围 0