TD—LTEQAM仿真与误码率性能探究.doc

TD—LTEQAM仿真与误码率性能探究 　　【摘 要】从调制解调原理出发，通过MATLAB仿真较为全面地分析了16QAM和64QAM这两种基带调制解调技术，比较了它们之间的区别，并研究了高斯和瑞利信道的理论特征、产生过程以及对通信信道的影响，讨论了QAM经过高斯和瑞利信道后的误码情况，分析了这两种QAM在同样信道路条件下的误码率，总结了QAM调制过程中的相关技术，可为今后应用更高阶QAM调制方式提供理论参考。 【关键词】TD-LTE QAM 仿真 误码率 中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2013）-24-0026-05 1 概述 QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）是应用广泛的数字调制技术之一，因有较高频带利用率而成为频率资源有限的TD-LTE系统的主要基带调制方式。TD-LTE的基带调制技术中有2比特四进制16QAM和3比特八进制64QAM两种，分别担负着对系统不同信道的数字调制与解调。本文将分析应用于TD-LTE系统的基带调制解调过程的16QAM和64QAM原理，并用MATLAB仿真这两种技术经过高斯和瑞利信道后的调制解调过程，详细讨论在同样信道路条件下的误码率。 2 QAM调制解调原理 QAM是一种矢量调制，先利用串并变换将输入比特流分成I、Q分量，再对I、Q分量进行电平变换的幅度调制，最后将I、Q幅度调制信号分别乘以相互正交（时域）的两个载波（cosωct和sinωct）完成相位调制。所以，QAM是一种振幅、相位的联合键控，可同时利用载波的幅度和相位来传递数字信息，在最小距离相同的条件下有更高频带利用率，与AM（Amplitude Modulation，幅度调制）相比，因其两路正交载波调制而使频谱利用率提高了一倍。 目前QAM最高已达到1 024QAM（1 024个采样点），虽然样点数目越多，传输效率越高，但电平变换数也会越多，误码率就越高。因此，TD-LTE只采用了16QAM和64QAM两种调制方式，前者有16个采样点，支持16种矢量状态。又因16QAM每分量由2比特数表示，合起来就有4比特二进制数，可表示16种信息状态，故16QAM每调制符号可传送4比特信息、64QAM每调制符号可传送6比特信息。 2.1 QAM调制 3 MATLAB仿真分析 用MATLAB仿真QAM调制解调过程的流程如下： （1）用随机函数randsrc生成一个长度为N的二进制比特流； （2）按奇偶位将二进制比特流分成I、Q两支路比特流完成串并变换； （3）对I、Q支路比特流进行多进制和电平变换并完成单极性转双极性； （4）将I、Q支路双极性电平数码分别乘以载波cosωct、sinωct后相加完成QAM正交载波调制； （5）用raylrnd和awgn函数，使QAM调制波经过瑞利信道和高斯信道； （6）将加噪QAM调制波分别乘以载波cosωct、sinωct重新分为I、Q两支路解调波； （7）用巴特沃斯滤波器butter和零相移滤波器filtfilt滤除两支路解调波中高频成分； （8）用多进制转二进制，抽样判决完成电平反转换； （9）并串转换，将I、Q两支路抽样判决后的二进制比特流合并，恢复基带脉冲信号； （10）用解调后比特流与原始发送比特流比较计算QAM调制解调的误码率。 图3、图4是根据上述流程仿真同一基带脉冲信号的两种调制过程的主要波形和星座。在MATLAB仿真时，16QAM、64QAM比特电位变换中基带随机比特数应为4和6的公约数，考虑到16QAM和64QAM星座图的满星座直观真实性以及运算时间，取基带随机比特数N=9600，脉冲频率（基带频率）fb=1Hz，载波频率fc=5Hz，基带码元抽样频率fs=50，每基带周期抽样数m=fs/fb=50，或者每载波周期抽样数为10，在绘星座图时取误码率SNR=20。 为了图中显示清晰，只取整个脉冲信号中的前36个，I、Q每支路各18个脉冲。对于16QAM，因支路为2比特四进制，故每条支路有9个电平信号或9个调制波信号；对于64QAM，因支路为3比特八进制，故每条支路有6个电平信号或6个调制波信号。另外，在16QAM的I、Q支路中每2比特为一个电平宽度，即TD-LTE传输的1个符号宽度；在64QAM的I、Q支路中每3比特为一个电平宽度，即TD-LTE传输的1个符号宽度。因此，64QAM的传输速率要高于16QAM，且传输速率比为3/2。 在I、Q电平中，16QAM有4个电平变化值，64QAM有8个电平变化值；在I、Q调制波与调制波、加噪调制波形中，波形有明显区别，其中调制波