《正交振幅调制与解调仿真分析》-毕业设计（论文）.docVIP

w 正交振幅调制与解调仿真分析 摘 要：MATLAB由于其强大的功能而被广泛应用于很多工程技术领域，尤其在通信和信息处理领域更有其突出地位。众所周知，在物理级的产品作出之前，先用MATLAB进行这种电子产品的输入输出以估计这种产品的性能好坏，从而可以看出什么地方需要从新设计，什么地方需要优化等来进一步提高系统的性能，因此，伴随着现代通信系统与日俱增的复杂性，这种通信系统的仿真分析也变得尤其重要。本文介绍了利用MATLAB进行正交振幅调制与解调的仿真分析，仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。 关键词：调制与解调；QAM；Simulink；MATLAB 1引 言 本课程设计主要是学会运用MATLAB中的Simulink来实现数字基带信号的模拟传输。在知道其传输原理的情况下，将仿真电路到Simulink之中。并且对正交振幅调制、解调过程的频谱和波形的分析，同时在无噪声和有噪声的进行分析，加入高斯白噪声，瑞利噪声，莱斯噪声分析调制解调后的频谱、波形，观察其误码率。 1.1 课程设计的目的 首先了解和掌握MATLAB中Simulink平台的使用；其次了解正交振幅基本电路的调制与解调的仿真，加入噪声后观察其频谱和波形的变化，同时检测其误码率 1.2 课程设计的要求 设计平台为MATLAB7.0集成环境。 在Simulink下构建调制解调仿真电路，用示波器观察调制前后的信号波形，频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化，误码测试仪测量误码率。 在调制解调电路上加入噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：a 用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道，b 用高斯白噪声模拟有线信道，c 用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设置为0.2，分别观察此时的误码率与无噪声时的误码率有何区别。 独立完成所有的设计。 2 设计原理 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。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。 　　2.1 QAM调制技术 　　在QAM（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号频率调制和数字信号的FSK（频移键控）也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。 　　有关PSK和FSK方面的知识在本系列丛书《网络工程师必读——网络工程基础》一书中有详细介绍，参见即可。 　　QAM是一种矢量调制，将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（cos wt和sin wt）上。这样与幅度调制（AM）相比，其频谱利用率将提高1倍。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，目前QAM最高已达到1 024-QAM（1 024个样点）。样点数目越多，其传输效率越高，例如具有16个样点的16-QAM信号，每个样点表示一种矢量状态，16-QAM有16态，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QAM中规定了16种载波和相位的组合，16-QAM的每个符号和周期传送4比特。 　　QAM调制器的原理是发送数据在比特/符号编码器（也就是串–并转换器）内被分成两路，各为原来两路信号的1/2，然后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原来的二进制信号。如图4-2所示的是16-QAM的调制原理图。作为调制信号的输入二进制数据流经过串–并变换后变成四路并行数据流。这四路数据两两结合，分别进入两个电平转换器，转换成两路4电平数据。例如，00转换成-3，01转换成-1，10转换成1，11转换成3。这两路4电平数据g1（t）和g2（t）分别对载波cos2πfct和sin2πfct进行调制，然后相加，即可得到16-QAM信号。 　　类似于其他数字调制方式，QAM发射的信号集可以用星座图方便地表示，星座图上每一个星座点对应发射信号集中的那一点。星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。数字通信中数据常采用二进制数