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2009级通信工程专业

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通信原理课程设计

通信原理课程设计报告书

课题名称 姓 名

学 号 学 院 专 业 指导教师

通信与电子工程学院

通信工程 李梦醒 16QAM调制与解调 的MATLAB实现及调制性能分析

2012年 01 月 01日

一、设计任务及要求： 设计任务： 利用MATLAB设计一个16QAM调制与解调系统，并对其进行性能分析。 要 求： 1. 设计一个16QAM调制与解调系统。 2. 设计程序时必须使得程序尽可能的简单。 3. 利用MATLAB进行程序编写并对系统进行仿真分析。 指导教师签名： 20 年 月 日 二、指导教师评语： 指导教师签名： 2010 年 月 日 三、成绩 验收盖章

2010年 月 日

16QAM调制与解调的MATLAB实现及调制性能

分析

1 设计目的

（1） 掌握16QAM调制与解调的原理。

（2） 掌握星座图的原理并能熟悉星座图的应用。 （3） 熟悉并掌握MATLAB的使用方法。

（4） 通过对16QAM调制性能的分析了解16QAM调制相对于其它调制方式的

优缺点。

2 设计原理

正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）是一种振幅和相位联合键控。虽然MPSK和MDPSK等相移键控的带宽和功率方面都具有优势，即带宽占用小和比特噪声比要求低。但是由图1可见，在MPSK体制中，随着

9?/811?/87?/85?/83?/8?/8 15?/8

13?/8图 1 8PSK信号相位

M的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容限随之减小，误码率难于保证。为了改善在M大时的噪声容限，发展出了QAM体制。在QAM体制中，信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。这种信号的一个码元可以表示为

sk(t)?Akcos(?0t??k) kT?t?(k?1)T （2—1）

式中：k=整数；Ak和?k分别可以取多个离散值。 式（2—1）可以展开为

sk(t)?Akcos?kcos?0t?Aksin?ksin?0t （2—2）

令 Xk = Akcos?k， Yk = -Aksin?k 则式（2—1）变为

sk(t)?Xkcos?0t?Yksin?0t （2—3）

Xk和Yk也是可以取多个离散的变量。从式（2—3）看出，sk(t)可以看作是两个

正交的振幅键控信号之和。

在式（2—1）中，若?k值仅可以取?/4和-?/4，Ak值仅可以取+A和-A，则此QAM信号就成为QPSK信号，如图2所示：

图2 4QAM信号矢量图

所以，QPSK信号就是一种最简单的QAM信号。有代表性的QAM信号是16进制的，记为16QAM，它的矢量图示于下图中：

Ak 图3 16QAM信号矢量图

图中用黑点表示每个码元的位置，并且示出它是由两个正交矢量合成的。类似地，有64QAM和256QAM等QAM信号，如图4、图5所示。它们总称为MQAM

图4 64QAM信号矢量图

图5 256QAM信号矢量图

调制。由于从其矢量图看像是星座，故又称星座调制。

16QAM信号的产生方法主要有两种。第一种是正交调幅法，即用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号，如图6所示。第二种方法是复合相

AM

图6 正交调幅法

移法，它用两路独立的QPSK信号叠加，形成16QAM信号，如图7所示。图中

AM AM 图7 复合相移法