基于的通信系统的设计与仿真

淮海工学院 课程设计报告书 课程名称 通信系记录算机仿真设计 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 --2 专业班级 姓 名 学 号 评语 成绩 签名 日期 基于Matlab16QAM通信系统设计与仿真 1 绪论 1.1 研究背景与研究意义 应用MATLAB编程办法和功能模块可以搭建各种仿真系统，还可以应用丰富时间域、频率域、相位域仿真测量仪器。许多新一代通信系统系统级仿真程序出当前MATLAB软件演示实例中，这使得学习效率大为提高，对技术与系统理解已经从概念进一步到电路方案和选用层面。 Simulink是Mathworks公司推出基于Matlab平台知名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能强大且操作简朴仿真工具，当前已被越来越多工程技术人员所青睐，它搭建积木式建模仿真方式既简朴又直观，并且已经在各个领域得到了广泛应用。 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注重一种信号调制方式。QAM是数字信号一种调制方式，在调制过程中，同步以载波信号幅度和相位来代表不同数字比特编码，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带运用率。 正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一种信道办法，因而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 课程设计目和任务 随着当代通信技术发展，特别是移动通信技术高速发展，频带运用率问题越来越被人们关注。在频谱资源非常有限今天，老式通信系统容量已经不能满足当前顾客规定。正交幅度调制QAMQuadrature Amplitude Modulation以其高频谱运用率、高功率谱密度等优势，成为宽带无线接入和无线视频通信重要技术方案。 一方面简介了QAM调制解调原理，提出了一种基于MATLAB16QAM系统调制解调方案，涉及串并转换，2-4电平转换，抽样判决，4-2电平转换和并串转换子系统设计，对16QAM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调制技术优越性。 课程设计任务是 （1）掌握普通通信系统设计过程，环节，规定，工作内容及设计办法掌握 用计算机仿真通信系统办法。 （2）训练学生网络设计能力。 （3）训练学生综合运用专业知识能力，提高学生进行通信工程设计能力。 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 信号源模仿正弦波语音信号4KHZ。 Sample抽样器，对模仿信号进行抽样，抽样频率8KHZ。 A- law量化器，A-law十三折线法。 PCM编码器，将量化后信号进行PCM编码，变成一种传速为64Kbit/s 数字信号。 信道编码可以选取分组码，卷积码，汉明码。 调制QAM调制办法。 信道通过调制后来，通过信道。信道可以选取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。设立不同信道 信噪比，对系统进行仿真，分析不同信噪比状况下系统性能。 解调依照调制方式，选取相应解调方式。 译码依照信道编码方式，选取相应信道解码方式。 性能分析信号通过调制，信道，解调过程。在接受端，将得到数据与原 始信号源数据比较，得到在特定信噪比下误码率。变化系统信噪比， 到系统误码率曲线图，并给出各核心点信号图及星座图。 2.2 16QAM通信系统性能指标 数字通信系统有效性可用传播速率来衡量,可靠性可用差错率来衡量。 2.2.1 有效性 码元传播速率RB简称传码率，又称符号速率等。它表达单位时间内传播码元数目，单位是波特（Baud），记为B。 RB 1/TB64KB 信息传播速率Rb简称传信率，又称比特率等。它表达单位时间内传递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。 由于传播是二进制码元，因而码元传播速率与信息传播速率相等，即 RbRB64Kbit/s 2.2.2 可靠性 误码率（码元差错率）Pe是指发生差错码元数在传播总码元数中所占比例，更确切地说，误码率是码元在传播系统中被传错概率，即 Pe错误码元数/传播总码元数 误信率（信息差错率）Pb是指发生差错比特数在传播总比特数中所占比例，即 Pb错误比特数/传播总比特数 在二进制中有Pe，详细数值将在仿真中体现。 3 16QAM通信系统重要模块 3.1 信源/信宿及其编译码 3.1.1 信源编码 信号源是模仿4KHz正弦语音信号，sample抽样器，对模仿信号进行抽样，抽样频率是8KHz。A-law量化编码器是采用十三折线法对其进行量化，然后将量化后信号纪念性PCM编码，变成一种1个传播速率为64Kbit/s数字信号。 3.1.2 信宿译码 A-law量化译码器是采用十三折线法进行相应量化译码，信宿可以是scope示波器，也可以是其她信号输出。 3.2 基带信号解决 本次实验咱们采用卷积码和汉明码。 汉明码属于线性分组码。汉明码抗干扰能力较强。它可以纠正单个随机错误。设汉明码编码器输入信号长度为k，输出信号长度为n,则产生是一种（n,k）汉明码，其中n2m-1,m3,并且满足nkm。MATLAB提供了一种函数”“gfrimfdm,min”用来找到一种最小本原多项式。 卷积码是将发送信息序列通过一种线性、有状态移位寄存器输出完全取决于这段时间中输入信息；而在卷积码中，任何一段规定期间内产生n个码元不但取决于这段时间内k个信息位，并且取决于前N-1段时间内信息位，这个N称为卷积码约束长度。 3.3 调制/解调 正交振幅键控是一种将两种调幅信号（2ask和2psk）汇合到一种信道办法，因而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。 如图3-3所示是16QAM所谓调制与解调示意图。 正交调幅信号有两个相似频率载波，但是相位相差90度（四分之一周期）。一种信号叫I信号，另一种信号叫Q信号。从数学角度将一种信号可以表达到正弦，另一种表达到余弦。两种被调制