MATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明.doc
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姓名:
Nikey
MATLAB环境下16QAM调制及解调仿真程序说明
一、正交调制及相干解调原理框图
正交调制原理框图
相干解调原理框图
二、MQAM调制介绍及本仿真程序的几点说明
MQAM可以用正交调制的方法产生,本仿真中取M=16,即幅度和相位相结合的
16个信号点的调制。
为了观察信道噪声对该调制方式的影响,我们在已调信号中又加入了不同强度的高斯白噪声,并统计其译码误码率。
为了简化程序和得到可靠的误码率,我们在解调时并未从已调信号中恢复载波,而是直接产生与调制时一模一样的载波来进行信号解调。
三、仿真结果图
附源程序代码:
main_plot.m
clear;clc;echooff;closeall;
N=10000;%设定码元数量
fb=1; %基带信号频率
fs=32;%抽样频率
fc=4; %载波频率,为便于观察已调信号,我们把载波频率设的较低
Kbase=2;%Kbase=1,不经基带成形滤波,直接调制;
%Kbase=2,基带经成形滤波器滤波后,再进行调制
info=random_binary(N);%产生二进制信号序列
[y,I,Q]=qam(info,Kbase,fs,fb,fc);%对基带信号进行16QAM调制
y1=y;y2=y;%备份信号,供后续仿真用
T=length(info)/fb;m=fs/fb; nn=length(info);
dt=1/fs;t=0:
dt:
T-dt;
subplot(211);
%便于观察,这里显示的已调信号及其频谱均为无噪声干扰的理想情况
%由于测试信号码元数量为10000个,在这里我们只显示其总数的1/10
plot(t(1:
1000),y(1:
1000),t(1:
1000),I(1:
1000),t(1:
1000),Q(1:
1000),[035],[00],'b:
');
title('已调信号(In:
red,Qn:
green)');
%傅里叶变换,求出已调信号的频谱
n=length(y);y=fft(y)/n;y=abs(y(1:
fix(n/2)))*2;
q=find(y<1e-04);y(q)=1e-04;y=20*log10(y);
f1=m/n;f=0:
f1:
(length(y)-1)*f1;
subplot(223);
plot(f,y,'r');
gridon;
title('已调信号频谱'); xlabel('f/fb');
%画出16QAM调制方式对应的星座图
subplot(224);
constel(y1,fs,fb,fc);title('星座图');
SNR_in_dB=8:
2:
24;%AWGN信道信噪比
forj=1:
length(SNR_in_dB)
y_add_noise=awgn(y2,SNR_in_dB(j));%加入不同强度的高斯白噪声
y_output=qamdet(y_add_noise,fs,fb,fc);%对已调信号进行解调
numoferr=0;
fori=1:
N
if(y_output(i)~=info(i)),
numoferr=numoferr+1;
end;
end;
Pe(j)=numoferr/N;%统计误码率
end;
figure;
semilogy(SNR_in_dB,Pe,'red*-');
gridon;
xlabel('SNRindB');
ylabel('Pe');
title('16QAM调制在不同信道噪声强度下的误码率');
random_binary.m
%产生二进制信源随机序列
function[info]=random_binary(N)
ifnargin==0,%如果没有输入参数,则指定信息序列为10000个码元
N=10000;
end;
fori=1:
N,
temp=rand;
if(temp<0.5),
info(i)=0;%1/2的概率输出为0
else
info(i)=1;%1/2的概率输出为1
end
end;
qam.m
function[y,I,Q]=qam(x,Kbase,fs,fb,fc);
%
T=length(x)/fb; m=fs/fb; nn=length(x);
dt=1/fs; t=0:
dt:
T-dt;
%串/并变换分离出I分量、Q分量,然后再分别进行电平映射
I=x(1:
2:
nn-1); [I,In]=two2four(I,4*m);
Q=x(2:
2:
nn); [Q,Qn]=two2four(Q,4*m);
ifKbase==2;%基带成形滤波
I=bshape(I,fs,fb/4); Q=bshape(Q,fs,fb/4);
end;
y=I.*cos(2*pi*fc*t)-Q.*sin(2*pi*fc*t);%调制
qamdet.m
%QAM信号解调
function[xn,x]=qamdet(y,fs,fb,fc);
dt=1/fs;t=0:
dt:
(length(y)-1)*dt;
I=y.*cos(2*pi*fc*t);
Q=-y.*sin(2*pi*fc*t);
[b,a]=butter(2,2*fb/fs);%设计巴特沃斯滤波器
I=filtfilt(b,a,I);
Q=filtfilt(b,a,Q);
m=4*fs/fb; N=length(y)/m; n=(.6:
1:
N)*m;n=fix(n);
In=I(n); Qn=Q(n); xn=four2two([InQn]);
%I分量Q分量并/串转换,最终恢复成码元序列xn
nn=length(xn); xn=[xn(1:
nn/2);xn(nn/2+1:
nn)];
xn=xn(:
); xn=xn';
bshape.m
%基带升余弦成形滤波器
functiony=bshape(x,fs,fb,N,alfa,delay);
%设置默认参数
ifnargin<6;delay=8; end;
ifnargin<5;alfa=0.5; end;
ifnargin<4;N=16; end;
b=firrcos(N,fb,2*alfa*fb,fs);
y=filter(b,1,x);
two2four.m
%二进制转换成四进制
function[y,yn]=two2four(x,m);
T=[01;32];n=length(x);ii=1;
fori=1:
2:
n-1;
xi=x(i:
i+1)+1;
yn(ii)=T(xi
(1),xi
(2));
ii=ii+1;
end;
yn=yn-1.5;y=yn;
fori=1:
m-1;
y=[y;yn];
end;
y=y(:
)';%映射电平分别为-1.5;0.5;0.5;1.5
four2two.m
%四进制转换成二进制
functionxn=four2two(yn);
y=yn;ymin=min(y);ymax=max(y);ymax=max([ymaxabs(ymin)]);
ymin=-abs(ymax);yn=(y-ymin)*3/(ymax-ymin);
%设置门限电平,判决
I0=find(yn<0.5); yn(I0)=zeros(size(I0));
I1=find(yn>=0.5&yn<1.5); yn(I1)=ones(size(I1));
I2=find(yn>=1.5&yn<2.5); yn(I2)=ones(size(I2))*2;
I3=find(yn>=2.5); yn(I3)=ones(size(I3))*3;
%一位四进制码元转换为两位二进制码元
T=[00;01;11;10]; n=length(yn);
fori=1:
n;
xn(i,:
)=T(yn(i)+1,:
);
end;
xn=xn'; xn=xn(:
); xn=xn';
constel.m
%画出星座图
functionc=constel(x,fs,fb,fc);
N=length(x);m=2*fs/fb; n=fs/fc;
i1=m-n; i=1;ph0=(i1-1)*2*pi/n;
whilei<=N/m;
xi=x(i1:
i1+n-1);
y=2*fft(xi)/n;c(i)=y
(2);
i=i+1;i1=i1+m;
end;
%如果无输出,则作图
ifnargout<1;
cmax=max(abs(c));
ph=(0:
5:
360)*pi/180;
plot(1.414*cos(ph),1.414*sin(ph),'c');
holdon;
fori=1:
length(c);
ph=ph0-angle(c(i));
a=abs(c(i))/cmax*1.414;
plot(a*cos(ph),a*sin(ph),'r*');
end;
plot([-1.51.5],[00],'k:
',[00],[-1.51.5],'k:
');
holdoff;axisequal;axis([-1.51.5-1.51.5]);
end;
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