MATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明

更新时间：2024-03-16 07:49:01 阅读量：综合文库文档下载

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姓名：Nikey

一、正交调制及相干解调原理框图

In电平映射成形滤波Xcoswt载波发生器基带信号x串并转换Qn电平映射成形滤波+90度相移-sinwt已调信号yXIn 正交调制原理框图

Xcoswt已调信号yEPF载波恢复LPF抽样判决时钟恢复并串转换恢复信号x90度相移-sinwtQnLPF抽样判决X 相干解调原理框图

二、 MQAM调制介绍及本仿真程序的几点说明

MQAM可以用正交调制的方法产生，本仿真中取M=16，即幅度和相位相结合的 16个信号点的调制。

为了观察信道噪声对该调制方式的影响，我们在已调信号中又加入了不同强度的高斯白噪声，并统计其译码误码率。

为了简化程序和得到可靠的误码率，我们在解调时并未从已调信号中恢复载波，而是直接产生与调制时一模一样的载波来进行信号解调。

三、仿真结果图

附源程序代码： main_plot.m

clear;clc;echo off;close all;

N=10000; %设定码元数量 fb=1; %基带信号频率 fs=32; %抽样频率

fc=4; %载波频率,为便于观察已调信号，我们把载波频率设的较低 Kbase=2; % Kbase=1,不经基带成形滤波，直接调制;

% Kbase=2,基带经成形滤波器滤波后，再进行调制 info=random_binary(N); %产生二进制信号序列 [y,I,Q]=qam(info,Kbase,fs,fb,fc); %对基带信号进行16QAM调制 y1=y; y2=y; %备份信号，供后续仿真用 T=length(info)/fb; m=fs/fb; nn=length(info); dt=1/fs; t=0:dt:T-dt; subplot(211);

%便于观察，这里显示的已调信号及其频谱均为无噪声干扰的理想情况 %由于测试信号码元数量为10000个，在这里我们只显示其总数的1/10

plot(t(1:1000),y(1:1000),t(1:1000),I(1:1000),t(1:1000),Q(1:1000),[0 35],[0 0],'b:'); title('已调信号(In:red,Qn:green)'); %傅里叶变换，求出已调信号的频谱

n=length(y); y=fft(y)/n; y=abs(y(1:fix(n/2)))*2; q=find(y<1e-04); y(q)=1e-04; y=20*log10(y); f1=m/n; f=0:f1:(length(y)-1)*f1; subplot(223); plot(f,y,'r'); grid on;

title('已调信号频谱'); xlabel('f/fb'); %画出16QAM调制方式对应的星座图 subplot(224);

constel(y1,fs,fb,fc); title('星座图');

SNR_in_dB=8:2:24; %AWGN信道信噪比 for j=1:length(SNR_in_dB)

y_add_noise=awgn(y2,SNR_in_dB(j)); %加入不同强度的高斯白噪声 y_output=qamdet(y_add_noise,fs,fb,fc); %对已调信号进行解调 numoferr=0;

for i=1:N

if (y_output(i)~=info(i)), numoferr=numoferr+1; end; end;

Pe(j)=numoferr/N; %统计误码率 end;

figure;

semilogy(SNR_in_dB,Pe,'red*-'); grid on;

xlabel('SNR in dB'); ylabel('Pe');

title('16QAM调制在不同信道噪声强度下的误码率');

random_binary.m

%产生二进制信源随机序列

function [info]=random_binary(N)

if nargin == 0, %如果没有输入参数，则指定信息序列为10000个码元 N=10000; end;

for i=1:N,

temp=rand; if (temp<0.5),

info(i)=0; % 1/2的概率输出为0 else

info(i)=1; % 1/2的概率输出为1 end end;

qam.m

function [y,I,Q]=qam(x,Kbase,fs,fb,fc); %

T=length(x)/fb; m=fs/fb; nn=length(x); dt=1/fs; t=0:dt:T-dt;

%串/并变换分离出I分量、Q分量，然后再分别进行电平映射 I=x(1:2:nn-1); [I,In]=two2four(I,4*m); Q=x(2:2:nn); [Q,Qn]=two2four(Q,4*m); if Kbase==2; %基带成形滤波

I=bshape(I,fs,fb/4); Q=bshape(Q,fs,fb/4); end;

y=I.*cos(2*pi*fc*t)-Q.*sin(2*pi*fc*t); %调制

qamdet.m

%QAM信号解调

function [xn,x]=qamdet(y,fs,fb,fc); dt=1/fs; t=0:dt:(length(y)-1)*dt; I=y.*cos(2*pi*fc*t); Q=-y.*sin(2*pi*fc*t);

[b,a]=butter(2,2*fb/fs); %设计巴特沃斯滤波器

I=filtfilt(b,a,I); Q=filtfilt(b,a,Q);

m=4*fs/fb; N=length(y)/m; n=(.6:1:N)*m; n=fix(n); In=I(n); Qn=Q(n); xn=four2two([In Qn]); %I分量Q分量并/串转换，最终恢复成码元序列xn nn=length(xn); xn=[xn(1:nn/2);xn(nn/2+1:nn)]; xn=xn(:); xn=xn';

bshape.m

%基带升余弦成形滤波器

function y=bshape(x,fs,fb,N,alfa,delay); %设置默认参数

if nargin<6; delay=8; end; if nargin<5; alfa=0.5; end; if nargin<4; N=16; end; b=firrcos(N,fb,2*alfa*fb,fs); y=filter(b,1,x);

two2four.m

%二进制转换成四进制

function [y,yn]=two2four(x,m); T=[0 1;3 2]; n=length(x); ii=1; for i=1:2:n-1;

xi=x(i:i+1)+1;

yn(ii)=T(xi(1),xi(2)); ii=ii+1; end;

yn=yn-1.5; y=yn; for i=1:m-1; y=[y;yn]; end;

y=y(:)'; %映射电平分别为-1.5；0.5；0.5；1.5

four2two.m

%四进制转换成二进制 function xn=four2two(yn);

y=yn; ymin=min(y); ymax=max(y); ymax=max([ymax abs(ymin)]); ymin=-abs(ymax); yn=(y-ymin)*3/(ymax-ymin); %设置门限电平，判决 I0=find(yn< 0.5); yn(I0)=zeros(size(I0)); I1=find(yn>=0.5 & yn<1.5); yn(I1)=ones(size(I1)); I2=find(yn>=1.5 & yn<2.5); yn(I2)=ones(size(I2))*2;

I3=find(yn>=2.5); yn(I3)=ones(size(I3))*3; %一位四进制码元转换为两位二进制码元 T=[0 0;0 1;1 1;1 0]; n=length(yn); for i=1:n;

xn(i,:)=T(yn(i)+1,:); end;

xn=xn'; xn=xn(:); xn=xn';

constel.m

%画出星座图

function c=constel(x,fs,fb,fc);

N=length(x); m=2*fs/fb; n=fs/fc; i1=m-n; i=1; ph0=(i1-1)*2*pi/n; while i <= N/m; xi=x(i1:i1+n-1);

y=2*fft(xi)/n; c(i)=y(2); i=i+1; i1=i1+m; end;

%如果无输出，则作图 if nargout<1;

cmax=max(abs(c)); ph=(0:5:360)*pi/180;

plot(1.414*cos(ph),1.414*sin(ph),'c'); hold on; for i=1:length(c);

ph=ph0-angle(c(i)); a=abs(c(i))/cmax*1.414;