M-QAM通信系及matlab的仿真.ppt

M-QAM通信系统及 MATLAB仿真 幅度/相位混合调制方案 在M进制的PSK系统中，调制信号的同相分量和正交分量之间的相互关系使得信号保持恒定，这从信息点的圆形星座中可以清楚的看出. 如果取消恒定的约定，同相分量和正交分量就能够彼此独立，从而得到一种新的调制方式，及M进制QAM. 正交振幅调制是二进制的PSK，四进制的QPSK的进一步的推广，通过相位和振幅的联合控制，可以得到更高频谱效率的调制方式。 QAM的一般表达式 其中0tTs,上式由两个相互正交的载波构成，每一个载波被一组离散的振幅｛Am｝、｛Bm｝所调制，所以这种调制方式为正交振幅调制。 式中Ts为码元宽度，m=1，2，…，M，M为Am和Bm的电平数。 QAM中的振幅Am和Bm，可以表示成： Am=dmA，Bm=emA 式中，A是固定的振幅，（dm，em）决定已调QAM信号在信号空间中的坐标点 QAM的调制和相干解调 QAM的调制和相干解调如图一。在调制端，输入数据经过串/并变换后分为两路，分别经过2电平到L电平的变换，形成Am和Bm，之后Am和Bm经过调制低通滤波器，与相互正交的各路载波相乘。最后将两个信号相加就可以得到已调输出信号y(t). 在接收端，输入信号与本地恢复的两个正交载波信号相乘以后，经过低通滤波器、多电平判决、L电平到2电平变换，再经过并/串变换就得到输出数据。 QAM的星座图 对于QAM调制而言，如何设计QAM信号的结构不仅影响到已调信号的功率谱特性，而且影响已调信号的解调及其性能。因而研究QAM的星座图来设计信号的结构显得十分重要。 对应于各种可能的符号数M，有两种不同的QAM星座图，当每个符号对应于偶数个比特时，星座图是正方形的；当每个符号对应于奇数个比特时，星座图是十字行的。 QAM正方形星座图 当每个符号对应于偶数个比特时，有 其中，L为正整数。对于具有正方形星座图QAM，有序坐标对通常构成一个正方形的矩阵 在实际中，常用的一种QAM信号空间如图，方形QAM，4QAM,16QAM,64QAM 对于方形QAM，它可以看成是两个脉冲振幅调制信号之和，因此利用脉冲振幅调制的分析结果，可以得到M进制QAM的误码率为 QAM星型星座图 为了改善方型QAM的接收性能，还可以采用星型的QAM星座。将十六进制方型QAM和十六进制星型QAM进行比较，可以发现星型QAM的振幅环由方型的3个减少为2个，相位由12种减少为8种。 QAM十字形星座图 为产生每个符号对应于奇数个比特的M进制QAM信号，需要采用十字形星座图，如图所示： 按下述步骤构造出每个符号对应与n比特的信号星座图 首先给出每个符号对应与n-1比特的QAM正方形星座图 其次通过在各边都增加2n-3个符号来拓展QAM正方形星座图 拓展时，忽略正方形的四角 与QAM正方形星座图不同的是，QAM十字形星座图不能表示为一个PAM星座图与其自身的笛卡尔积。 具有十字形星座图的M进制QAM的符号差错概率Pe比较复杂。其计算公式如下 其中 很大。 这与正方形星座图对应的表达式是基本一致的，只是在星座图的每一维都包含有额外的0.5bit。还有，对于QAM十字形星座图是无法很好的进行格雷编码的。 M-QAM的matlab仿真 仿真程序如下： fs = 128e3 ; fc = 20e3; M=16; type_of_mod=qam; Down_samp = 2; test_data = my_speech.wav; siz = wavread(test_data, size); [data, fcar] = wavread(test_data); x = [data] ; % coulnm to row vector conversion sound(x, fcar); tfplot(x, fs, Voice, speech signal); s_data = round((M-1)/2*(x + 1)) ; y1 = my_qammod(s_data, M) ; y = awgn(y1,20); z = my_qamdemod(y, M); z1 = (z - (M-1)/2) / M ; orig_sp = my_rrcosflt(z1, fcar, fs, .22, 3, fs); sound(orig_sp, fcar); scale = modnorm(y,peakpow,1); y = scale*y; % Scale the constellation. scatterplot(y); % Plot the scaled constellation. grid on; M-QA