基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真[研究分析]
18页1、淮海工学院课程设计报告书 课程名称: 通信系统的计算机仿真设计 题 目: 16QAM通信系统性能分析 与MATLAB仿真 系 (院): 电子工程学院 学 期: 2013-2014-2 专业班级: 姓 名: 学 号: 评语:成绩:签名:日期:基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真1 绪论1.1 研究背景与研究意义应用MATLAB的编程方法和功能模块可以搭建各种仿真系统,还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。许多新一代通信系统的系统级仿真程序出现在MATLAB软件的演示实例中,这使得学习的效率大为提高,对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和选取层面。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具,目前已被越来越多的工程技术人员所青睐,它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观,而且已经在各个领域得到了广泛的应用。QAM(Quadrature Amplitude Modulation):正交振幅调制。正交振幅调制,这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方
2、式。QAM是数字信号的一种调制方式,在调制过程中,同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码,把多进制与正交载波技术结合起来,进一步提高频带利用率。正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个信道的方法,因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅,特别是在无线网络应用。1.2 课程设计的目的和任务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。课程设计的任务是:(1)掌握一般通信系统设计的过程,步骤,要求,工作内容及设计方法:掌握 用计算机仿真通
3、信系统的方法。 (2)训练学生网络设计能力。(3)训练学生综合运用专业知识的能力,提高学生进行通信工程设计的能力。 2 16QAM通信系统2.1 16QAM通信系统基本模型通信系统框图如图2.1所示:信道编码 量化器编码 抽样器信号源 解调 译码性能分析信道调制噪声图2.1 16QAM通信系统基本模型信号源:模拟的正弦波语音信号4KHZ。Sample:抽样器,对模拟信号进行抽样,抽样频率8KHZ。A- law:量化器,A-law十三折线法。PCM:编码器,将量化后的信号进行PCM编码,变成一个传速为64Kbit/s的 数字信号。信道编码:可以选择分组码,卷积码,汉明码。调制:QAM调制方法。信道:经过调制以后,通过信道。信道可以选择高斯加性白噪声信道,二进 制对称信道,多径瑞利衰落信道,莱斯衰落信道等。设置不同的信道 信噪比,对系统进行仿真,分析不同信噪比情况下的系统性能。解调:根据调制方式,选择对应解调方式。译码:根据信道编码方式,选择对应的信道解码方式。性能分析:信号经过调制,信道,解调过程。在接收端,将得到的数据与原 始信号源数据比较,得到在特定信噪比下的误码率。改变系统信噪比,
4、 到系统的误码率曲线图,并给出各关键点信号图及星座图。2.2 16QAM通信系统的性能指标数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量,可靠性可用差错率来衡量。 2.2.1 有效性码元传输速率RB简称传码率,又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目,单位是波特(Baud),记为B。 RB =1/T(B)=64KB信息传输速率Rb简称传信率,又称比特率等。它表示单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位是比特/秒,可记为bit/s ,或 b/s ,或bps。 由于传输的是二进制码元,因此码元传输速率与信息传输速率相等,即:Rb=RB=64Kbit/s2.2.2 可靠性误码率(码元差错率)Pe是指发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例,更确切地说,误码率是码元在传输系统中被传错的概率,即Pe=错误码元数/传输总码元数误信率(信息差错率)Pb是指发生差错的比特数在传输总比特数中所占的比例,即Pb=错误比特数/传输总比特数在二进制中有Pe,具体数值将在仿真中体现。 3 16QAM通信系统主要模块3.1 信源/信宿及其编译码3.1.1 信源编码 信号源是模拟的4KHz正弦语音信号,sample
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