畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于matlab仿真mqam調(diào)制與解調(diào)的設(shè)計

目錄摘要IABSTRACTII第1章前言111QAM的引入112調(diào)制與解調(diào)113QAM的背景314QAM的應(yīng)用515研究內(nèi)容7第2章正交振幅調(diào)制解調(diào)原理821正交振幅調(diào)制技術(shù)簡介822QAM調(diào)制解調(diào)原理10221QAM調(diào)制10222QAM的解調(diào)和判決1123QAM的誤碼率性能12231誤碼率討論12232誤碼率PE的兩種表示方式1424MQAM多電平正交調(diào)制調(diào)制解調(diào)原理15241調(diào)制原理16242QAM信號的信號空間圖17243MQAM多電平正交振幅調(diào)制信號的解調(diào)原理1925具有矩形星座圖信號的調(diào)制與解調(diào)20251具有矩形星座圖的信號調(diào)制20252具有矩形星座圖的信號解調(diào)2126具有十字形星座圖的信號的調(diào)制與解調(diào)22261具有十字形星座圖的信號調(diào)制22262具有十字形星座圖的信號解調(diào)2227結(jié)語23第3章正交振幅調(diào)制解調(diào)眼圖分析25第4章偽隨機序列28第5章MATLAB軟件對QAM的仿真過程3151MATLAB仿真軟件的簡介3152MATLAB環(huán)境下16QAM調(diào)制及解調(diào)仿真程序說明32第6章結(jié)論與展望3561本文的重要貢獻3562QAM的優(yōu)點3563未來展望36致謝37參考文獻38畢業(yè)設(shè)計小結(jié)39附錄40摘要隨著無線通信頻帶日趨緊張，研究和設(shè)計自適應(yīng)信道調(diào)制技術(shù)體制是建立寬帶移動通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。正交振幅調(diào)制技術(shù)QAM是一種功率和帶寬相對高效的信道調(diào)制技術(shù)，因此在大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛使用。在移動通信中，隨著微蜂窩和微微蜂窩的出現(xiàn)，使用信道傳輸特性發(fā)生了很大變化，過去在傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中不能應(yīng)用的正交振幅調(diào)制也引起了人們的重視。本文是對現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究,首先從現(xiàn)代通信的關(guān)鍵技術(shù)調(diào)制與解調(diào),引出對調(diào)制解調(diào)概念的說明,然后對各種現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)作了簡要的介紹,緊接著著重論述了適用于數(shù)字微波系統(tǒng)的QAM正交幅度調(diào)制解調(diào)方式，通過系統(tǒng)實驗對正交振幅調(diào)制解調(diào)的過程、原理及性能進行了論證、分析，并根據(jù)星座圖的形狀指出了16QAM,64QAM星座圖為矩形與32QAM,128QAM星座圖為十字形在調(diào)制與解調(diào)方法上的區(qū)別，理論上討論和說明了數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)中影響系統(tǒng)性能的條件和因素，并通過眼圖進行了簡單觀察，簡要介紹了用于誤碼測試的偽隨機序列的相關(guān)知識。最后利用通信系統(tǒng)仿真軟件MATLAB對16QAM,32QAM,64QAM,128QAM全數(shù)字調(diào)制與解調(diào)過程進行了仿真，并給出了16QAM在加性高斯白噪聲條件下的誤碼率。實驗及仿真的結(jié)果證明，全數(shù)字正交幅度調(diào)制解調(diào)易于實現(xiàn)，且性能良好，是未來通信技術(shù)的主要研究方向之一，并有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞QAM，調(diào)制解調(diào)，星座圖，誤碼率ABSTRACTTHERESEARCHANDDESIGNOFADAPTABLECHANNELMODULATIONSYSTEMISONEOFTHEKEYTECHNIQUESINBUILDINGABROADBANDMOBILECOMMUNICATIONNETWORKWITHINCREASINGSHORTAGEOFWIRELESSCOMMUNICATIONFREQUENCYBANDBECAUSEQUADRATUREAMPLITUDEMODULATIONQAMISEFFICIENTINPOWERANDBANDWIDTH,ITHASBEENUSEDWIDELYINFIELDOFLARGECAPACITYDIGITALMICROWAVECOMMUNICATIONSYSTEMS,HIGHSPEEDDATATRANSMISSIONCABLETELEVISIONNETWORKANDSATELLITECOMMUNICATIONSINMOBILECOMMUNICATIONS,WITHTHEAPPEARANCEOFMICROANDPICOCELL,CHANNELTRANSMISSIONCHARACTERISTICSHAVEMADEGREATCHANGESTHEQUADRATUREAMPLITUDEWHICHCANNOTBEAPPLIEDTOTHETRADITIONALCELLULARSYSTEMSINTHEPASTHASALSOATTRACTEDMUCHATTENTIONTHISISTHEMODERNDIGITALMODULATIONTECHNIQUES,FROMTHEFIRSTMODERNCOMMUNICATIONSTECHNOLOGYTHEKEYMODULATIONANDDEMODULATIONLEADSTOTHECONCEPTOFMODULATIONANDDEMODULATIONOFTHENOTESBEFORETHEMODERNDIGITALMODULATIONTECHNIQUESAREBRIEFLYDESCRIBEDTHENFOCUSESONTHEAPPLICATIONOFDIGITALMICROWAVESYSTEMQAMQUADRATUREAMPLITUDEMODULATIONANDDEMODULATION,THROUGHEXPERIMENTSONQUADRATUREAMPLITUDEMODULATIONANDDEMODULATIONPROCESS,PRINCIPLESANDPERFORMANCEOFTHEVERIFICATION,ANALYSIS,ACCORDINGTOCONSTELLATIONANDTHESHAPEOFTHEMAPTHATA16QAM,64QAMRECTANGULARCONSTELLATIONMAPAND32QAM128QAMCROSSSHAPEDCONSTELLATIONMAPMODULATIONANDDEMODULATIONOFDISTINCTION,THEORETICALLYDISCUSSIONANDDESCRIPTIONOFTHEDIGITALMODULATIONANDDEMODULATIONTECHNOLOGYIMAGINGSYSTEMPERFORMANCECONDITIONSANDFACTORS,ANDTHROUGHEYEDIAGRAMSOFSIMPLEOBSERVATION,BRIEFEDTHEBERTESTINGFORTHEPSEUDORANDOMSEQUENCEOFRELATEDKNOWLEDGEFINALLYCOMMUNICATIONSYSTEMSIMULATIONSOFTWAREMATLABOF16QAM,32QAM,64QAM,128QAMDIGITALMODULATIONANDDEMODULATIONPROCESSOFSIMULATION,16QAMGIVENTHEADDITIVEWHITEGAUSSIANNOISECONDITIONSBEREXPERIMENTALANDSIMULATIONRESULTSPROVEDTHATTHEDIGITALQUADRATUREAMPLITUDEMODULATIONANDDEMODULATIONEASYTOIMPLEMENT,ANDGOODPERFORMANCE,ICTISTHEFUTUREOFONEOFTHEMAINDIRECTIONOFRESEARCH,ANDBROADAPPLICATIONPROSPECTSKEYWORDSQAM，MODULATIONANDDEMODULATION，CONSTELLATIONPLANS，BER第1章前言11QAM的引入QAMQUADRATUREAMPLITUDEMODULATION正交振幅調(diào)制。正交振幅調(diào)制，這是近年來被國際上移動通信技術(shù)專家十分重視的一種信號調(diào)制方式。QAM是數(shù)字信號的一種調(diào)制方式，在調(diào)制過程中，同時以載波信號的幅度和相位來代表不同的數(shù)字比特編碼，把多進制與正交載波技術(shù)結(jié)合起來，進一步提高頻帶利用率。單獨使用振幅和相位攜帶信息時，不能最充分利用信號平面，這可由矢量圖中信號矢量端點的分布直觀觀察到。多進制振幅調(diào)制時，矢量端點在一條軸上分布；多進制相位調(diào)制時，矢量點在一個圓上分布。隨著進制數(shù)M的增大，這些矢量端點之間的最小距離也隨之減少。但如果充分利用整個平面，將矢量端點重新合理地分布，則可能在不減小最小距離的情況下，增加信號的端點數(shù)?；谏鲜龈拍钜龅恼穹c相位結(jié)合的調(diào)制方式被稱為數(shù)字復(fù)合調(diào)制方式，一般的復(fù)合調(diào)制稱為幅相鍵控APK，2個正交載波幅相鍵控稱為正交振幅調(diào)制QAM。通過實驗分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)字頻率調(diào)制2FSK和數(shù)字相位調(diào)制2PSK/2DPSK兩種調(diào)制方式都有不足之處，如頻譜利用率低、功率衰減慢、抗多徑衰落能力弱、貸外輻射嚴(yán)重等。為了克服這些不足，人們不斷提出一些新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，以滿足各種通信系統(tǒng)的要求。正交振幅調(diào)制（QAM）即為現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)之一，它是目前大中容量數(shù)字微波通信、有線電視網(wǎng)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信等系統(tǒng)中廣泛使用的一種先進的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，其最大特點是頻譜利用率很高。12調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。無線電傳播一般都采用高頻射頻的另一個原因就是高頻適于天線輻射和無線傳播。只有當(dāng)天線的尺寸達到可以與信號波長相比擬時，天線的輻射效率才會較高，從而以較小的信號功率傳播較遠的距離，接收天線才能有效地接收信號。若把低頻的調(diào)制信號直接饋送至天線上，要想將它有效地變成電磁波輻射，則所需天線的長度幾乎無法實現(xiàn)。如果通過調(diào)制，把調(diào)制信號的頻譜搬至高頻載波頻率，則收發(fā)天線的尺寸就可大為縮小。此外，調(diào)制還有一個重要的作用就是可以實現(xiàn)信道的復(fù)用，提高信道利用率。所謂調(diào)制，就是用調(diào)制信號去控制高頻載波的參數(shù)，使載波信號的某一個或幾個參數(shù)振幅、頻率或相位按照調(diào)制信號的規(guī)律變化。調(diào)制的目的是把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合傳輸?shù)母哳l信號。該調(diào)制信號稱為已調(diào)信號。調(diào)制過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端，在接收端需將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘枺撨^程稱為解調(diào)1?，F(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中越來越多的使用了數(shù)字信號進行信號的傳輸，要使某一數(shù)字信號在帶限信道中傳輸，就必須用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制。對大多數(shù)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)來說，由于數(shù)字基帶信號往往具有豐富的低頻成分，而實際的通信信道又具有帶通特性，因此，必須用數(shù)字信號來調(diào)制某一較高的正弦或脈沖載波，使已調(diào)信號能通過帶限信道傳輸。這種用基帶數(shù)字信號控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。那么，已調(diào)信號通過信道傳輸?shù)浇邮斩?，在接收端通過解調(diào)器把頻帶信號還原成基帶數(shù)字信號，這種數(shù)字信號的反變換稱為數(shù)字解調(diào)。通常，我們把數(shù)字調(diào)制與解調(diào)合起來稱為數(shù)字調(diào)制，把包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)叫做數(shù)字信號的頻帶傳輸系統(tǒng)。一般說來，數(shù)字調(diào)制技術(shù)可以分為兩種類型1利用模擬方法去實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，即把數(shù)字基帶信號當(dāng)作模擬信號的特殊情況來處理；2利用數(shù)字信號的離散取值特點鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。在數(shù)字調(diào)制中，所選參量可能變化狀態(tài)數(shù)應(yīng)與信息元數(shù)相對應(yīng)。數(shù)字信息有二進制和多進制之分，因此，數(shù)字調(diào)制可分為二進制和多進制調(diào)制兩種。在二進制調(diào)制中，信號參量只有兩種可能取值；而在多進制調(diào)制中，信號參量可以有MM2種取值。一般而言，在碼遠速率一定的情況下，M取值越大，則信息傳輸速率越高，但其抗干擾性能也越差。數(shù)字振幅調(diào)制ASK、數(shù)字頻率調(diào)制FSK和數(shù)字相位調(diào)制PSK是數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)，然而這3種基本的數(shù)字調(diào)制方式都存在不足之處。如頻譜利用率低、抗多徑衰落能力差、功率譜衰減慢、帶外輻射嚴(yán)重等。為了改善這些不足，幾十年來人們不斷提出一些新的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)，以適應(yīng)各種通信系統(tǒng)的要求。其主要研究內(nèi)容圍繞減小信號帶寬以提高頻譜利用率，提高功率利用率以增強抗干擾性能等。在現(xiàn)代通信中，需要解決的實際問題很多，僅使用這三種基本的調(diào)制方式是遠遠不夠的。20世紀(jì)60年代以來，在對流層散射通信和短波通信中，為了解決衰落現(xiàn)象的問題，出現(xiàn)了時頻調(diào)制TFSK和時頻相調(diào)制TFPSK等調(diào)制方式。隨著大容量和遠距離數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的問題，主要是信道的帶限和非線性對傳輸信號的影響，新的調(diào)制技術(shù)的研究，主要是圍繞充分節(jié)省頻譜和高效率的利用頻帶展開的。多進制調(diào)制以及多參量聯(lián)合調(diào)制是提高頻譜利用率的有效方法，多進制正交振幅調(diào)制MQAM就是一個通過有限帶寬信道進行數(shù)字傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。恒定包絡(luò)調(diào)制能適應(yīng)信道的非線形性，保持較小的頻譜占用率。恒定包絡(luò)調(diào)制是指已調(diào)波的包絡(luò)保持為恒定，它與多進制調(diào)制是從不的兩個角度去考慮調(diào)制技術(shù)的，它所產(chǎn)生的調(diào)制信號經(jīng)過發(fā)送端限帶后，通過非線性部件時，其輸出只產(chǎn)生很小的頻譜擴展。這種已調(diào)波具有兩個最主要的特點，其一是包絡(luò)恒定或起伏很小；其二是已調(diào)波具有快速高頻滾降特性，或者說已調(diào)波除主瓣以外，只有很小的旁瓣，甚至幾乎沒有旁瓣。實際上，已調(diào)波的頻譜特性與其相位路徑有著緊密的關(guān)系。為了控制已調(diào)波的頻譜特性，必須控制它的相位路徑。13QAM的背景20世紀(jì)50年代末出現(xiàn)了二相相移鍵控2PSK，之后，為了提高信道的頻帶利用率，又提出四相相移鍵控QPSK。這兩種調(diào)制方式所產(chǎn)生的已調(diào)波，在碼元轉(zhuǎn)換時刻上都可能產(chǎn)生的相位跳變，使得頻譜高頻滾降緩慢，帶外輻180射大，為了消除的相位突跳，60年代又在QPSK基礎(chǔ)上提出了交錯正交相移鍵控OQPSK。它雖然克服了相位突跳的問題，但是在碼元轉(zhuǎn)換點上仍有可能有的相位突跳，同樣使得頻譜中高頻成分不能很快的滾降。為了徹90底解決相位突跳的問題人們很自然的會想到，相鄰碼元之間的相位變化不應(yīng)該有瞬時突變，而應(yīng)該在一個碼元時間內(nèi)逐漸累積來完成，從而保持碼元轉(zhuǎn)換點上的相位連續(xù)。其相位累積規(guī)律首先出現(xiàn)的是直線型，這就是70年代初提出的最小頻移鍵控MSK。1975年又提出升余弦型，稱之為正弦頻移鍵控SFSK，相繼出現(xiàn)的還有串行MSK，以及頻移交錯正交調(diào)制FSOQ，它們都是MSK的改進型。上述幾種MSK方式，其相位特性僅局限于一個碼元內(nèi)，這限制了選擇不同相位路徑的可能性。因此，有必要把相位特性的研究擴展到幾個碼元進行。于是1977年提出了受控調(diào)頻TFM，它是由相關(guān)編碼器和頻率調(diào)制所組成的，相關(guān)編碼器改變了數(shù)據(jù)的概率分布，從而改變了基帶信號的頻譜，它的作用相當(dāng)于一個濾波器。1979年提出了采用高斯濾波器來代替TFM中的相關(guān)編碼器，從而構(gòu)成了調(diào)制高斯濾波的最小頻移鍵控GMSK。隨著通信業(yè)迅速的發(fā)展，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的容量已經(jīng)越來越不能滿足當(dāng)前用戶的要求，而可用頻譜資源有限，也不能靠無限增加頻道數(shù)目來解決系統(tǒng)容量問題。另外，人們亦不能滿足通信單一的語音服務(wù)，希望能利用移動電話進行圖像等多媒體信息的通信。但由于圖像通信比電話需要更大的信道容量。高效、可靠的數(shù)字傳輸系統(tǒng)對于數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的實現(xiàn)很重要，正交幅度調(diào)制QAM是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，尤其是多進制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好的選擇。在現(xiàn)代通信中，提高頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點之一。近年來，隨著通信業(yè)務(wù)需求的增長，尋找頻譜利用率高的數(shù)字調(diào)制方式已成為數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計，研究的主要目標(biāo)之一。正交振幅調(diào)制QAMQUADRATUREAMPLITUDEMODULATION就是一種頻譜利用率很高的調(diào)制方式，其在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在移動通信中，隨著微蜂窩和微微蜂窩的出現(xiàn)，使得信道傳輸特性發(fā)生了很大變化，過去在傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中不能應(yīng)用的正交振幅調(diào)制也引起了人們的重視。QAM數(shù)字調(diào)制器作為DVB系統(tǒng)的前端設(shè)備，接受來自編碼器、服務(wù)器、DVB網(wǎng)關(guān)、視頻服務(wù)器等設(shè)備的TS流，進行RS編碼，卷積編碼和QAM數(shù)字調(diào)制，輸出的射頻信號可以直接在有線電視網(wǎng)上傳送，同時也可根據(jù)需要選擇中頻輸出，它以其靈活的配置和優(yōu)越的性能指標(biāo)，廣泛的應(yīng)用于數(shù)字有線電視傳輸域和數(shù)字MMDS系統(tǒng)。作為國際上移動通信技術(shù)專家十分重視的一種信號調(diào)制方式之一，正交振幅調(diào)制QAM在移動通信中頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點之一，隨著微蜂窩MICROCELL和微微蜂窩PICOCELL系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得信道的傳輸特性發(fā)生了很大變化，接收機和發(fā)射機之間通常具有很強的支達分量，以往在蜂窩系統(tǒng)中不能應(yīng)用的但頻譜利用率很高的WAM已經(jīng)引起人們的重視，許多學(xué)者已對16QAM及其他變形的QAM在PCN中的應(yīng)用進行了廣泛深入地研究。14QAM的應(yīng)用隨著各地數(shù)字電視頻道的陸續(xù)開播，數(shù)字電視正通過許多不同的傳輸方式滲透到我們的生活當(dāng)中。在城市，數(shù)字電視通過混合光纖同軸網(wǎng)HFC傳輸；而在偏遠的農(nóng)村，由于居住分散，發(fā)展數(shù)字有線電視十分困難，更適合采用數(shù)字MUDS即為多路分米波分配系統(tǒng)MUCHANNELUHFDISTRIBUTESYSTEM的英文縮寫方式進行無線傳輸。目前全球共有3套數(shù)字電視地面無線傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)著3種調(diào)制技術(shù)1美國ATSC8VSB系統(tǒng)美國ATSC8VSB系統(tǒng)采用8VSB8電平殘留邊帶調(diào)制，是一種固定碼率的單載波調(diào)制技術(shù)，其原理框圖如圖11所示數(shù)據(jù)隨機化RS編碼導(dǎo)頻加入多路復(fù)接數(shù)據(jù)交織上變頻VSB調(diào)制格形編碼數(shù)據(jù)段同步數(shù)據(jù)場同步圖11VSB系統(tǒng)原理框圖包格式為188字節(jié)的TS流進行前項糾錯編碼后附加了20BYTE糾錯碼，每個數(shù)據(jù)包變?yōu)?08BYTE，再經(jīng)2/3格形編碼輸出到復(fù)用器，與數(shù)據(jù)段同步和數(shù)據(jù)場同步混合。由于8VSB調(diào)制是用1個符號表示3BIT信息，采用2/3格形編碼即2BIT將變成3BIT后正好可以使1個字節(jié)轉(zhuǎn)換為4個8VSB符號。8VSB系統(tǒng)加入了03DB的導(dǎo)頻信號，用于輔助載波恢復(fù)，同時加入了段同步信號，用于系統(tǒng)同步和時鐘信道編碼糾錯保護措施。如此設(shè)計使系統(tǒng)具備噪聲門限低理論值149DB、大傳輸容量固定有用數(shù)據(jù)位率為194MB/S和實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)流MPEG2PACKET188BIT1BIT同步187BIT等技術(shù)優(yōu)勢。2歐洲D(zhuǎn)VBTCOFDM系統(tǒng)。歐洲的DVBT采用的是COFDM編碼正交頻分復(fù)用，屬于多載波調(diào)制技術(shù)，其原理框圖如圖12所示。外FEC編碼外交織內(nèi)FEC編碼內(nèi)交織字符映射導(dǎo)頻加入幀適配OFDM調(diào)制加入保護間隔數(shù)/模轉(zhuǎn)換發(fā)射數(shù)據(jù)隨機化圖12COFDM系統(tǒng)原理框圖我們知道一個串行數(shù)據(jù)信號波形基本上包含了一系列的矩形脈沖，矩形的時域變量是SINX/X函數(shù)，因此數(shù)字基帶信號具有SINX/X的頻譜特性。當(dāng)這個信號波形被用來調(diào)制一個載波頻率時，結(jié)果為一個以載波頻率為中心的對稱SINX/X頻譜。頻譜里的零點出現(xiàn)在載波后幾倍比特率的間隔上，接下來的載波可以其他零點為中心放置，載波間的相位為。整個頻譜幾乎是矩形的，由幾千90個載波被插入在一起，并填滿可用的傳輸信道。所以說COFDM實質(zhì)上就是首先將高碼率的串行數(shù)據(jù)流變成個低碼率的并行數(shù)據(jù)流，并對個彼此正交的載波分別調(diào)制和發(fā)送，它是把多個載波緊密而高效地聯(lián)系起來，相互沒有干擾。由于使用很低的比特率，加上保護間隔的利用，使保護間隔的周期比反射信號周期更長，有效地克服了碼間串?dāng)_。系統(tǒng)中放置了大量的導(dǎo)頻信號，穿插于數(shù)據(jù)之中，并以高于數(shù)據(jù)3DB的功率發(fā)送，完成系統(tǒng)同步、載波恢復(fù)、時鐘調(diào)整和信道估計。基于8MHZ帶寬時，圖像、伴音、附加數(shù)據(jù)等的總有效數(shù)據(jù)率為28088MB/S，經(jīng)RS糾錯編碼后達到317MB/S。（3）日本ISDBTOFDM系統(tǒng)日本提出的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播ISDBTOFDM系統(tǒng)采用頻帶分段傳輸BSTOFDM的調(diào)制方式，由一組共同的稱為BST段的基本頻率塊組成。使用的編碼、調(diào)制、傳輸方式與DVBTCOFDM基本相同，可以說是經(jīng)修改的歐洲方式，獨特之處在于BSTOFDM對不同的BST段采用不同的載波調(diào)制方案和內(nèi)碼編碼碼率，依此提供了分級傳輸特性。每個數(shù)據(jù)段有其自己的誤碼保護方案內(nèi)碼編碼碼率、時間交織深度和調(diào)制類型QPSK，DQPSK，16QAM或者64QAM，因此每段能滿足不同的業(yè)務(wù)需求。整個6MHZ頻帶被劃分為13個子帶，每個子帶432KHZ，將中間一個用于傳輸音頻信號，并大大加長了交織深度最長達05S。由上可見，QAM作為一種數(shù)字信號的調(diào)制方式，在數(shù)字電視中發(fā)揮著重要作用。15研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容第一章前言部分介紹了QAM的概念，介紹了調(diào)制與解調(diào)的概念，概述了QAM的背景及應(yīng)用第二章主要介紹了QAM的調(diào)制與解調(diào)原理，誤碼率性能。概述了MQAM調(diào)制解調(diào)原理第三章概述了眼圖的概念，對正交振幅調(diào)制解調(diào)眼圖進行了分析，概述了眼圖的概念。第四章介紹了尾隨機序列及概述了其應(yīng)用。第五章介紹了MATLAB仿真軟件，在MATLAB環(huán)境下對16QAM調(diào)制及解調(diào)進行了仿真。第六章對論文進行了總結(jié)，指出文章的主要貢獻，QAM的優(yōu)點，對QAM調(diào)制解調(diào)做出了展望。第2章正交振幅調(diào)制解調(diào)原理21正交振幅調(diào)制技術(shù)簡介正交振幅調(diào)制QAM是一種矢量調(diào)制，它是將輸入比特先映射一般采用格雷碼到一個復(fù)平面星座上，形成復(fù)數(shù)調(diào)制符號。然后將符號的I、Q分量對應(yīng)復(fù)平面的實部和虛部采用幅度調(diào)制，分別對應(yīng)調(diào)制在相互正交時域正交的兩個載波上。這樣與只作幅度調(diào)制AM相比，其頻譜利用率高出一倍2。由于正交幅度調(diào)制，尤其是高維數(shù)的正交幅度調(diào)制，抗干擾能力差，接收時需要的信噪比高，故不宜用于條件惡劣的無線信道，而常用于有線信道。QAM調(diào)制器的工作原理是這樣的，發(fā)送數(shù)據(jù)在比特/符號編碼器內(nèi)被分成兩路速率各為原來的1/2，分別與一對正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。與其它調(diào)制技術(shù)相比,QAM編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強等優(yōu)點。目前，在歐洲D(zhuǎn)VB有線電纜傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVBC中采用QAM調(diào)制。根據(jù)信道質(zhì)量和傳輸數(shù)據(jù)率要求的不同，可采用16QAM、32QAM、64QAM、128QAM和256QAM，分別對應(yīng)每符號4、5、6、7和8比特。將各種調(diào)制結(jié)合起來,可以更好地利用傳輸頻帶。對于各種數(shù)字調(diào)制技術(shù)，如數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)頻和數(shù)字調(diào)相，均以正弦信號作為載波，并將二元或多元符號去調(diào)制載波的某一個參量，而正交幅度調(diào)制QAM是以載波的幅度和相位兩個參量同時載荷一個比特或一個多元符號的信息，它比單一參量受控數(shù)字符號的頻帶傳輸方式更富有抗干擾能力。正交幅度調(diào)制QAM方式利用兩路正交的載波信號對兩路數(shù)字信號由一路信號經(jīng)串并變換分離出的兩路數(shù)字信號分別進行幅度調(diào)制，然后在同一信道中傳輸。這種調(diào)制方式結(jié)合了幅度調(diào)制和相位調(diào)制，目前在各種行業(yè)的利用正在越來越多。正交幅度調(diào)制QAM屬于M4的四元正交調(diào)幅，即4QAM，簡稱QAM，常用于M2的多元調(diào)制。QAM的多元技術(shù)MQAM，其中M值可以很大，如M1024，即1024QAM，其頻帶利用率大大提高，這對無線傳輸?shù)念l帶資源是很大的節(jié)省。正交幅度調(diào)制QAM是利用正交載波對兩路信號分別進行雙邊帶抑制載波調(diào)幅形成,有各種各樣的QAM,通過改變PN圖符的電平數(shù)LEVELS參數(shù)得到其他的QAM波形將LEVELS改為2,可得到4QAM,改為4時可得到16QAM,改為8時可得到64QAM等。若要將16QAM改為32QAM或64QAM時,需要將系統(tǒng)定時中的抽樣點數(shù)相應(yīng)增多,才能得到比較清晰的星云圖,采樣點數(shù)的設(shè)定要按照關(guān)系采樣點數(shù)終止時間起始時間采樣率1因此在系統(tǒng)的運行時間采樣率采樣點數(shù)三者之間不是相互獨立的,若有一個有變化,系統(tǒng)會相應(yīng)的變化。調(diào)制端載波的參數(shù)必須和解調(diào)端的參數(shù)保持一致,要不就不能恢復(fù)出來,另外,低通濾波器的帶寬必須和載波的頻率一樣,這樣才能將有用的信息保留下來。當(dāng)采樣點數(shù)不夠時,得到的星座圖是比較分散,在隨著點數(shù)的增多,星云圖的密集程度越高,得到的效果越好,但是也不能無限制的增加,這樣會使輸出波形模糊不清,所需要的時間也會很長,同時要調(diào)整采樣速率大小,從而得到最佳效果。當(dāng)采樣速率比PN序列的速率大很多倍時,得到的輸出波形越清晰,但是星云圖就會完全失去應(yīng)有的模式采樣速率過小也不能得到相應(yīng)的星云圖。QAM信號是有兩個分別受到幅度調(diào)制的信號經(jīng)過疊加得到的,信號的幅度和相位都攜帶有信息,多進制正交幅度調(diào)制充分利用了信號平面,因為隨著進制數(shù)增多MQAM能使得在不減少信號矢量端點之間的最小距離的情況下,盡量增加端點的數(shù)目。QAM的相位表現(xiàn)在坐標(biāo)上,大量的采樣可以得到不同制式信號不同的星座圖,相位與采樣周期,載波周期,載波頻率,碼元周期,觀察周期等有關(guān)。QAM通過載波某些參數(shù)的變化傳輸信息。在QAM中，數(shù)據(jù)信號由相互正交的兩個載波的幅度變化表示。模擬信號的相位調(diào)制和數(shù)字信號的PSK可以被認為是幅度不變、僅有相位變化的特殊的正交幅度調(diào)制。由此，模擬信號頻率調(diào)制和數(shù)字信號FSK也可以被認為是QAM的特例，因為它們本質(zhì)上就是相位調(diào)制。這里主要討論數(shù)字信號的QAM，雖然模擬信號QAM也有很多應(yīng)用，例如NTSC和PAL制式的電視系統(tǒng)就利用正交的載波傳輸不同的顏色分量。類似于其他數(shù)字調(diào)制方式，QAM發(fā)射的信號集可以用星座圖方便地表示，星座圖上每一個星座點對應(yīng)發(fā)射信號集中的那一點。星座點經(jīng)常采用水平和垂直方向等間距的正方網(wǎng)格配置，當(dāng)然也有其他的配置方式。數(shù)字通信中數(shù)據(jù)常采用二進制數(shù)表示，這種情況下星座點的個數(shù)是2的冪。常見的QAM形式有16QAM、64QAM、256QAM等。星座點數(shù)越多，每個符號能傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱蟆５?，如果在星座圖的平均能量保持不變的情況下增加星座點，會使星座點之間的距離變小，進而導(dǎo)致誤碼率上升。因此高階星座圖的可靠性比低階要差。QAM信號采取正交相干解調(diào)的方法解調(diào)。解調(diào)器首先對收到的QAM信號進行正交相干解調(diào)。低通濾波器LPF濾除乘法器產(chǎn)生的高頻分量。LPF輸出經(jīng)抽樣判決可恢復(fù)出M電平信號XT和YT。因為和取值為1，3，ML，所以判決電平應(yīng)設(shè)在信號電平間隔的中點，即UB0，2，4，M2。根據(jù)多進制碼元與二進制碼元之間的關(guān)系，經(jīng)M/2轉(zhuǎn)換，可將電平信號M轉(zhuǎn)換為二進制基帶信號XT和YT3。22QAM調(diào)制解調(diào)原理221QAM調(diào)制正交幅度調(diào)制QAM是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，尤其是多進制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好的選擇。正交幅度調(diào)制QAM信號采用了兩個正交載波和SIN，每一COS2CFTCFT個載波都被一個獨立的信息比特序列所調(diào)制。21COS2SIN2,1,MTCMSTCUTAGTFTAGTFTM圖21M16QAM信號星座圖式中AMC和AMS是電平集合，這些電平是通過將K比特序列映射為信號振幅而獲得的。例如一個16位正交幅度調(diào)制信號的星座圖如圖21所示，該星座是通過用M4PAM信號對每個正交載波進行振幅調(diào)制得到的。利用PAM分別調(diào)制兩個正交載波可得到矩形信號星座。QAM可以看成是振幅調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合。因此發(fā)送的QAM信號波形可表示為2221,2,2COSMNMTFTGATUNCTMN如果那么QAM方法就可以達到以符號速率,1KM,K同時發(fā)送個二進制數(shù)據(jù)。圖22給出了QAM21KRB1221LGM調(diào)制器的框圖。串/并發(fā)送濾波器GT本地振蕩發(fā)送濾波器GT平衡調(diào)制器相位變換平衡調(diào)制器COS2FCTSIN2FCT發(fā)送QAM信號二進制數(shù)據(jù)圖22QAM調(diào)制器框圖222QAM的解調(diào)和判決假設(shè)在信號傳輸中存在載波相位偏移和加性高斯噪聲。因此RT可以表示為23COS2SIN2MTCMSTCRTAGTFAGTFNT其中是載波相位偏移，且24SCCSCNTFTFT將接收信號與下述兩個相移函數(shù)進行相關(guān)25TFTGTCT2O126SIN2如圖23所示，相關(guān)器的輸出抽樣后輸入判決器。使用圖23中所示的鎖相環(huán)估算接收信號的載波相位偏移，相移和對該相位偏移進行補償。1T2TPLL移相器積分抽樣時鐘計算距離尺度D抽樣積分接收信號1T2TGTT輸出判決圖24QAM信號的解調(diào)和判決假設(shè)圖中所示的時鐘與接收信號同步，以使相關(guān)器的輸出在適當(dāng)?shù)臅r刻及時被抽樣。在這些條件下兩個相關(guān)器的輸出分別為27SINCO1MNAR28I2其中29DTGTTTCC0210TTNTTSS210噪聲分量是均值為0，方差為的互不相關(guān)的高斯隨機變量。N最佳判決器計算距離量度2112,MDRS1,M23QAM的誤碼率性能231誤碼率討論矩形QAM信號星座最突出的優(yōu)點就是容易產(chǎn)生PAM信號可直接加到兩個正交載波相位上，此外它們還便于解調(diào)。對于M2K下的矩形信號星座圖（K為偶數(shù)），QAM信號星座圖與正交載波上的兩個PAM信號是等價的，這兩個信號中的每一個上都有個信2KM號點。因為相位正交分量上的信號能被相干判決極好的分離，所以易于通過PAM的誤碼率確定QAM的誤碼率。M進制QAM系統(tǒng)正確判決的概率是21221MCP式中是制PAM系統(tǒng)的誤碼率，該PAM系統(tǒng)具有等價QAM系統(tǒng)的每MP一個正交信號中的一半平均功率。通過適當(dāng)調(diào)整M進制PAM系統(tǒng)的誤碼率，可得21302131AVMPQEN其中是每個符號的平均信噪比。因此M進制QAM的誤碼率為0AVEN214可以注意到，當(dāng)K為偶數(shù)時，這個結(jié)果對M2K情形時精確的，而當(dāng)K為奇數(shù)時，就找不到等價的進制PAM系統(tǒng)。如果使用最佳距離量度進行判決的最佳判決器，可以求出任意K1誤碼率的嚴(yán)格上限。215200123431MAVAVBPQENQKEN其中EAVB/N0是每比特的平均信噪比。碼間串?dāng)_和噪聲是產(chǎn)生誤碼的因素，為了保障系統(tǒng)的傳輸性能，對碼間串?dāng)_、誤碼的討論尤為重要。在對基帶傳輸系統(tǒng)地分析后，對無碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng)提出以下要求（1）基帶信號經(jīng)過傳輸后在抽樣點上無碼間串?dāng)_，也即瞬時抽樣值應(yīng)滿足2160BHJKTTKJ01（或其他常數(shù)令K/JK,并考慮到K/也為整數(shù)，可用K表示，上式可寫成2170BHT01（2）HT尾部衰減快通過對理想基帶傳輸系統(tǒng)低通特性的討論分析，我們進一步討論滿足上式的無碼間串?dāng)_的等效特性218EQH2BIIT0BT或219EQF120BBIFFFI上述二式稱為無碼間串?dāng)_的等效特性。它表明，把一個基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸特性HW分割為2/TB寬度，各段在/TB，/TB區(qū)間內(nèi)能疊加成一個矩形頻率特性，那么它在以FB速率傳輸基帶時，就能做到無碼間串?dāng)_4。232誤碼率PE的兩種表示方式假若發(fā)送的數(shù)字基帶信號經(jīng)過信道和接收濾波器后，在無碼間串?dāng)_條件下，對“1”碼抽樣判決時刻信號有正最大值，用A表示；對“0”碼抽樣判決時刻信號有負的最大值，用A表示（隊雙極性碼），或者為0值（對單極性碼），接收端的噪聲為高斯白噪聲，單邊功率譜密度為N0W/HZ,并選定抽樣判決的最佳門限為A/2（對單極性碼），或者為0（對雙極性碼），則通過數(shù)學(xué)推算可以得到先驗等概時兩種誤碼率的表示式為雙極性信號220PE12NARFC單極性信號221ENF其中，N0B（B為接收濾波器等效帶寬）為噪聲功率，是補余誤差函2NXERFC數(shù)，具有遞減性，如果用噪聲功率比來表示上式可得雙極性信號222PE21RFC單極性信號223EF其中對單極性碼A2/表示它的信噪比，對雙極性碼A2/為其信噪比。NN102103410675108551015200PEDB二進制雙極性二進制單極性四進制雙極性四進制單極性圖24PE與的關(guān)系變化線圖24示給出了單、雙極性PE隨的變化曲線，從圖中可得如下結(jié)論（1）在信噪比相同的條件下，雙極性誤碼率比單極性低，抗干擾性能好。（2）在誤碼率相同的條件下，單極性信號需要的信噪比要比雙極性高3。DB（3）PE隨曲線總的趨勢是，升高，PE下降。但當(dāng)達到一定之后，升高，PE將大大降低。PE與碼元速率RB的關(guān)系從PE與的關(guān)系中無法直接看出PE與RB的關(guān)系，但N0B，B與FB有關(guān)，且成正比，因此當(dāng)RB升高時,B升高，下降，2PE升高。這就是說，碼元速率RB（有效性指標(biāo)）和誤碼率PE（可靠性指標(biāo)）是互相矛盾的。24MQAM多電平正交調(diào)制調(diào)制解調(diào)原理MQAM調(diào)制解調(diào)器的一般方框圖如圖所示。在圖25中，設(shè)輸入的二進制序列速率為RB經(jīng)過串/并變換電路，把二進制信息分成速率減半的2路并行序列；再經(jīng)2電平到L電平的變換，形成L電平的基帶信號。為了抑制已調(diào)信號的帶外輻射，該L電平的基帶信號還要經(jīng)過預(yù)調(diào)制低通濾波器，形成XT和YT，再分別對同向載波和正交載波相乘，最后將兩路信號相加，即可得到QAM信號。正交振幅調(diào)制信號的一般表述式為224COSMQANSNISTGTTT式中，AN為數(shù)字基帶信號的幅度，GTNTS是寬度為TS的單個基帶信號。上式也可變換為正交表示形式225COSSINMQANSNCNSCIISTGTTTAGTTT令，則有COSNXIXA226CSSISINQASNCNSNCIICTTTYTTYQAM信號中振幅XN和YN可以表示為XNCNA227YNDNA228式中，A是固定的振幅，CN、DN由輸入數(shù)據(jù)確定。CN、DN決定了已調(diào)QAM信號在信號空間中的坐標(biāo)點。信息二進制2RBIMTX2RBQMTCOSTSINTS輸出已調(diào)信號電平轉(zhuǎn)換L2電平轉(zhuǎn)換L2LPF預(yù)調(diào)制LPF預(yù)調(diào)制TY并轉(zhuǎn)換串/圖25MQAM調(diào)制器原理方框圖式225是2個已調(diào)正交載波信號的和。在電路實現(xiàn)中，正交載波SINT可C用同相載波COST經(jīng)移相/2后得到，所以取負號。GT為系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)，C取幅度為1,XN,YN分別表示所要傳輸?shù)?路多電平信號第N個碼元的值，TS是一個碼元的持續(xù)時間，是載波角頻率。C241調(diào)制原理在理想狀態(tài)下，MQAM的M個載波狀態(tài)可以調(diào)制LOG2M個比特，如16QAM的載波狀態(tài)最多可調(diào)制一個4BIT的信號LOG2164，也就是說MQAM的頻譜利用率為LOG2MB/S/HZ。目前星座圖里的樣點數(shù)，例如16QAM，確定QAM的類型,16個樣點表示這是16QAM信號，星座圖里每個樣點表示一種狀態(tài)。16QAM有16態(tài)，每LOG2M4位規(guī)定16態(tài)中的1態(tài)。16QAM中規(guī)定了16種載波幅度和相位的組合，16QAM的每個符號或周期傳送4BIT。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到載波信號的幅度和相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。16QAM也是二維調(diào)制技術(shù)，在實現(xiàn)時也采用正交調(diào)幅的方式，某星座點在I坐標(biāo)上的投影去調(diào)制同相載波的幅度，在Q坐標(biāo)上的投影去調(diào)制正交載波的幅度，然后將2個調(diào)幅信號相加就是所需的調(diào)相信號。可見星座點數(shù)越大，在一個周期內(nèi)可傳送的數(shù)據(jù)比特數(shù)就越多，頻譜利用率就越高。16QAM,32QAM,64QAM,128QAM的頻譜利用率理論值分別為4,5,6,7單位B/S/HZ。此處的頻譜利用率理論值是指當(dāng)傳輸信號的頻譜為理想低通頻譜時所實現(xiàn)的頻譜效率，但在實際應(yīng)用中達不到這一理論效率，因為在實際應(yīng)用中傳輸信號通常采用升余弦滾降波形，他所實現(xiàn)的頻譜效率要比理論效率下降一個滾降系數(shù)倍。調(diào)制過程表明MQAM信號可以看成是兩個正交的抑制載波雙邊帶調(diào)幅信號的相加，因此，MQAM與MPSK信號一樣，其功率譜都取決于同相路和正交路基帶信號的功率譜。MQAM與MPSK在信號點數(shù)相同時，功率譜相同，帶寬均為基帶信號的兩倍5。242QAM信號的信號空間圖3，1，13，13，3，1，1，13，3，3，1，0614，0612，2610，4610，0612，0614，4610，圖26方形16QAM星座圖圖27星形16QAM星座圖QAM信號包含了相位信息和幅度信息，將其畫在坐標(biāo)中即形成QAM信號的信號空間土，也稱星座圖或矢量端點分布圖。QAM信號的結(jié)構(gòu)不僅影響到已調(diào)信號的功率譜特性，還影響到已調(diào)信號的解調(diào)及性能。對M16的16QAM來說，常用的有如圖26所示的方形信號星座圖和圖27所示的星形信號星座圖兩種。當(dāng)所有信號點都等概出現(xiàn)，且信號之間的最小距離為2A時，QAM信號的平均發(fā)射功率為229221MSNIAPCD對方形16QAM，以圖27中所標(biāo)值代入，可算得信號平均功率為230221MSNICD2480416A而在星形16QAM情況下，則有231221MSNIAPCD22281461036A兩者功率相差14。即在功率利用方面，方形16QAM優(yōu)于星形B16QAM。將圖26和圖27作對比，可以發(fā)現(xiàn)兩者的差別由于星形16QAM的星象點分布在二層圓周上，因而只有兩種振幅值和8種相位值；方形16QAM的星象點分布在三層圓周上，因而它有三種振幅值和12種相位值（星象點在圓周上的分布是非均勻的）?？梢?，星形16QAM與方形16QAM在振幅數(shù)和相位數(shù)上都存在著差別。因星形16QAM信號只有兩種振幅和8種相位值，所以星形16QAM更有利于接收端的增益控制和載波相位跟蹤（載波提?。?6QAM,32QAM,64QAM,128QAM的星座圖如圖28所示6。圖2816QAM、32QAM、64QAM、128QAM解調(diào)后初始星座圖由圖28可知，當(dāng)M16或64時星座圖為矩形，而M32或128時則為十字形。前者M為2的偶次方，即每個符號攜帶偶數(shù)個比特信息后者M為2的奇次方，每個符號攜帶奇數(shù)個比特信息。每個符號可分解為X,Y兩個分量，常標(biāo)為同相分量和正交分量，即I,Q分量7。243MQAM多電平正交振幅調(diào)制信號的解調(diào)原理TSTWCOSCTWSINCTX2RB2RB輸出多電平判決多電平判決電平轉(zhuǎn)換2L電平轉(zhuǎn)換2LLPFLPF串轉(zhuǎn)換并/載波恢復(fù)定時恢復(fù)TY圖29MQAM解調(diào)原理方框圖MQAM信號的解調(diào)器是一個正交相干解調(diào)器，其原理方框圖如圖29所示。解調(diào)器輸入端的已調(diào)信號與本地恢復(fù)的兩個正交載波相乘，經(jīng)過低通濾波器輸出兩路多電平基帶信號和用門限電平為L1的判決器判決后，分別恢TXY復(fù)出兩路速率為RB/2的二進制序列，最后經(jīng)并/串變換器將兩路二進制序列組合為一個速率為RB的二進制序列。相干解調(diào)原理我們已經(jīng)熟知，這里主要對經(jīng)過相乘后得到的同向與正交兩路相互獨立的多電平基帶信號和進行判決與檢測，然后還原為二進制TXY序列。232COSSINCOSINNCNCMQAIITGTTTGTTTXYS式中，XN和YN取值為SITTNSIYTT。1,3L解調(diào)判決時，采用判決電平M，此判決電平取在信號電平間隔的中點值，即M0,2，4，L2為判決電平時若XNM,則0；XNM,則0；YNM,則1；YN8的情況下，MQAM的誤符號率小于MPSK的誤符號率。第6章結(jié)論與展望在現(xiàn)代通信中，提高頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點之一。近年來，隨著通信業(yè)務(wù)需求的增長，尋找頻譜利用率高的數(shù)字調(diào)制方式已成為數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計，研究的主要目標(biāo)之一。正交振幅調(diào)制QAMQUADRATUREAMPLITUDEMODULATION就是一種頻譜利用率很高的調(diào)制方式，其在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。61本文的重要貢獻1對QAM調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的基本知識做了概括性的總結(jié)與分析。2實現(xiàn)了基于MATLAB的仿真作為一種現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)，QAM相比較傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)，有著很多優(yōu)于傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)的特性，使得它在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和蜂窩系統(tǒng)等系統(tǒng)中得到大規(guī)模應(yīng)用，大大提高系統(tǒng)通信質(zhì)量和通信效率。MATLAB在通信仿真中有著重要的應(yīng)用，MATLAB/SIMULINK是通信系統(tǒng)計算機仿真的強大工具，本文提供了一個實際仿真的例子。實際的信道是很復(fù)雜的，在實際的應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)不同的要求選用不同的調(diào)制方式。本文利用MATLAB/SIMULINK對M16進制正交幅度調(diào)制系統(tǒng)進行了仿真,從理論上驗證16進制正交幅度調(diào)制系統(tǒng)工作原理,為實際應(yīng)用和科學(xué)合理地設(shè)計正交幅度調(diào)制系統(tǒng),提供了便捷、高效、直觀的重要方法。62QAM的優(yōu)點由于信道資源越來越緊張，許多數(shù)據(jù)傳輸場合二進制數(shù)字調(diào)制已無法滿足需要。為了在有限信道帶寬中高速率地傳輸數(shù)據(jù)，可以采用多進制M進制，M2調(diào)制方式，MPSK則是經(jīng)常使用的調(diào)制方式，由于MPSK的信號點分布在圓周上，沒有最充分地利用信號平面，隨著M值的增大，信號最小距離急劇減小，影響了信號的抗干擾能力。MQAM稱為多進制正交幅度調(diào)制，它是一種信號幅度與相位結(jié)合的數(shù)字調(diào)制方式，信號點不是限制在圓周上，而是均勻地分布在信號平面上，是一種最小信號距離最大化原則的典型運用，從而使得在同樣M值和信號功率條件下，具有比MPSK更高的抗干擾能力。63未來展望在現(xiàn)代通信中，提高頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點之一。近年來，隨著通信業(yè)務(wù)需求的增長，尋找頻譜利用率高的數(shù)字調(diào)制方式已成為數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計，研究的主要目標(biāo)之一。正交振幅調(diào)制QAMQUADRATUREAMPLITUDEMODULATION就是一種頻譜利用率很高的調(diào)制方式，其在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在移動通信中，隨著微蜂窩和微微蜂窩的出現(xiàn)，使得信道傳輸特性發(fā)生了很大變化，過去在傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中不能應(yīng)用的正交振幅調(diào)制也引起了人們的重視。QAM數(shù)字調(diào)制器作為DVB系統(tǒng)的前端設(shè)備，接受來自編碼器、服務(wù)器、DVB網(wǎng)關(guān)、視頻服務(wù)器等設(shè)備的TS流，進行RS編碼，卷積編碼和QAM數(shù)字調(diào)制，輸出的射頻信號可以直接在有線電視網(wǎng)上傳送，同時也可根據(jù)需要選擇中頻輸出，它以其靈活的配置和優(yōu)越的性能指標(biāo)，廣泛的應(yīng)用于數(shù)字有線電視傳輸域和數(shù)字MMDS系統(tǒng)。作為國際上移動通信技術(shù)專家十分重視的一種信號調(diào)制方式之一，正交振幅調(diào)制QAM在移動通信中頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點之一，隨著微蜂窩MICROCELL和微微蜂窩PICOCELL系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得信道的傳輸特性發(fā)生了很大變化，接收機和發(fā)射機之間通常具有很強的支達分量，以往在蜂窩系統(tǒng)中不能應(yīng)用的但頻譜利用率很高的WAM已經(jīng)引起人們的重視，許多學(xué)者已對16QAM及其他變形的QAM在PCN中的應(yīng)用進行了廣泛深入地研究。隨著研究不斷深入，相信QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)必將有更廣闊的應(yīng)用前景。致謝在這次的畢業(yè)設(shè)計過程中，我首先要感謝楊帆老師，在他的悉心指導(dǎo)和認真負責(zé)的督促下，我在畢業(yè)設(shè)計過程中學(xué)到了豐富的知識，并最終順利完成此次設(shè)計，是他在整個畢業(yè)設(shè)計過程中給我提供了畢業(yè)設(shè)計所需要的資料，幫助解答畢業(yè)設(shè)計中遇到的問題。他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。其次要感謝楊凡和劉君同學(xué)，是他們在畢業(yè)設(shè)計的整個過程中給予了我一些技術(shù)及專業(yè)知識方面的指導(dǎo)，同時也要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們，正是由于有了他們的幫助，在遇到問題的時候，我才能夠順利的一一克服，在我們的相互幫助、相互鼓勵下，我們最終解決了問