摘要16进制正交振幅调制技术(16QAM)是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，这种方式具有很高的频谱利用率，在调制进制数较高时，信号矢量集的分布也较合理，同时实现起来也较方便。因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。所以，16QAM应用起来容易实现，并有抗噪声性能强的优点。本文首先研究了QAM调制解调系统的工作原理。然后利用Simulink对16QAM调制系统进行仿真，通过分析信号加噪前后的星座图、眼图，以及信噪比变化条件下系统的误码率，从而分析16QAM系统性能。最后，为了证明16QAM是一种相对优越的调制解调系统，使其与2DPSK的误码率做比较。通过仿真实验的实现，证明了该系统满足设计要求，能够完成其系统的仿真，并能通过眼图、星座图、误码率来验证系统的性能。关键词：16QAM仿真2DPSK误码率AbstractHexadecimal orthogonal amplitude modulation technology (16 QAM) is a kind of power and bandwidth relatively efficient channel modulation technology, this kind of means is of high frequency spectrum efficiency in the modulation system into several high, the distribution of the signal vector set more reasonable also realize rise more convenient also.It has been used widely in field of large-capacity digital microwave communication systems high-speed data transmission cable television network and satellite communications.So,16QAM application up easy to implement and have the advantages of the strong performance of the noise.This article briefly introduce how QAM modulation and demodulation system works. After a simulation of the 16QAM modulation system ,through the analysis of signal is added a noise of the constellation chart, before and after eye chart ,and signal-to-noise ratio change conditions the system BER,so as to analyze 16QAM and system performance.Finally,in order to prove that the 16QAM is a relatively superior demodulation system,make its and 2DPSK BER compare.Through the simulation test the system to satisfy the design requirements can perform its system simulation and through the eye chart constellation chart BER to verify the performance of the system.Keywords:16QAMSimulation2DPSKBER目 录第1章绪论11.1 课题研究背景11.2 国内外研究现状11.3 主要研究内容2第2章 正交振幅调制32.1 正交振幅调制的概述32.2MQAM信号的星座图42.3 QAM的调制解调原理6第3章 基于Simulink的16QAM调制解调系统实现与仿真73.1 16QAM调制模块的模型建立与仿真83.1.1 信号源83.1.2 串并转换模块83.1.3 2/4电平转换模块93.1.4 调制系统的实现113.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真123.2.1 相干解调123.2.2 4/2电平判决123.2.3 并串转换13第4章 16QAM系统性能分析154.1 眼图154.2 星座图164.3 误码率184.4 16QAM与2DPSK系统性能比较19第5章 16QAM的应用22第6章 结论与总结236.1 本文总结236.2 不足与展望23参考文献25致谢26附录27附录A外文资料27II石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章绪论1.1 课题研究背景当今，通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，因此在各种通信系统的设计研发环节中, 软件仿真已成为必不可少的部分。Matlab语言的Simulink动态系统仿真软件包，是一个常用的电子设计自动化(EDA)软件，它支持连续、离散两种混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率系统。尤其是它所包含的各种通信仿真模块已作为各种通信系统分析、设计、仿真和实验的综合平台。本文利用Matlab软件编写了M文件对16QAM的调制和解调作了仿真，并且利用Simulink仿真软件包，对16QAM调制系统进行了仿真建模，对系统仿真中的一些模块设置进行了分析，最终得到了较为理想的仿真波形图。在频带受限的信道中，总是希望既能提高频带利用率，又能在不增加信道传输带宽的前提下降低差错率。正交振幅调制技术(QAM)是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，16QAM就是一种系统可靠性较高，频带利用率较高的数字调制技术，已广泛应用于微波通信，卫星通信，移动通信系统中。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1。1.2 国内外研究现状最早将QAM调制解调系统提出来的是摩托罗拉公司，在摩托罗拉公司的数字集群系统IDEN中，在25KHZ带宽的信道中实现了64kbit/s的16QAM的调制解调，但它依托于系统，未形成独立的产品，而且出于商业利益考虑的原因，摩托罗拉公司并未公开其技术细节2。在国内公司中将QAM调制技术应用于窄带通信系统的实际案例少之又少。上海506研究所和天津通广集团下属的一个通信机部门现状正在做这方面的研究，但至今都未形成产品，在实际的应用中还有所欠缺。QAM目前还被广泛用于ADSL调制技术，在QAM调制中，发送数据在比特/符号编码器内被分成速率各为原来1/2的两路信号，分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。接收端完成相反过程，正交解调出两个相反码流，均衡器补偿由信道引起的失真，判决器识别复数信号并映射回二进制信号3。1.3 主要研究内容1、研究正交振幅调制的基本原理；2、完成16QAM调制解调模块的建立与仿真；3、掌握Simulink模型的建立，完成16QAM调制解调的各个模块基于Simulink的仿真；4、通过眼图、星座图、误码率，研究系统性能；5、QAM的应用。第2章 正交振幅调制数字调制具有3种基本方式：数字振幅调制、数字频率调制、数字相位调制，这3种数字调制方式都存在不足之处，如：频谱利用率低、抗多径抗衰弱能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等。为了改善这些不足，近几十年来人们不断提出一些新的数字调制解调技术，以适应各种通信系统的要求。其主要研究内容围绕着减小信号带宽以提高信号频谱利用率；提高功率利用率以增强抗噪声性能；适应各种随参信道以增强抗多径抗衰落能力等。例如，在恒参信道中，正交振幅调制(QAM)方式具有高的频谱利用率，因此正交振幅调制(QAM)在卫星通信和有线电视网络高速数据传输等领域得到广泛应用4。2.1 正交振幅调制的概述在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。QAM数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出5。它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。所谓正交振幅调制是用两个独立的基带波形对两个互相正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制。在这种调制中，已调载波的振幅和相位都随两个独立的基带信号变化。采用多进制正交振幅调制，可记为MQAM(M2)。增大M可提高频率利用率，也即提高传输有效性。2.2MQAM信号的星座图MQAM信号表示式可写成： (2-1)其中， Ai和Bj是振幅，表示为： (2-2)其中，i，j=1，2，L，当L=1时，是4QAM信号；当L=2时，是16QAM信号；当L=4时，是64QAM信号7。选择正交的基本信号为： (2-3)在信号空间中MQAM信号点： (2-4)图2-1是MQAM的星座图，这是一种矩形的MQAM星座图。 图2-1 MQAM信号星座图为了说明MQAM比MPSK具有更好的抗干扰能力，图2-2表示出了16PSK和16QAM的星座图，这两个星座图表示的信号最大功率相等，相邻信号点的距离d1，d2分别为： 2DPSK (2-5) 16QAM (2-6)结果表明，d2d1，大约超过1.64dB。合理地比较两星座图的最小空间距离应该是以平均功率相等为条件。可以证明，在平均功率相等条件下，16QAM的相邻信号距离超过16PSK约4.19dB。星座图中，两个信号点距离越大，在噪声干扰使信号图模糊的情况下，要求分开两个可能信号点越容易办到。因此16QAM方式抗噪声干扰能力优于16PSK。图2-2 16QAM和16PSK的星座图MQAM的星座图除正方形外，还有圆形、三角形、矩形、六角形等。星