文档介绍：兰州理工大学
计算机与通信学院
《通信系统综合训练》
题目:基于QAM调制的无线衰落信道的性能分析与仿真
专业班级: 通信工程(1)班
摘要
近年来,信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。但无线信道中的衰落现象,严重影响通信系统的性能,所以了解和掌握衰落信道中无线通信系统的性能是重中之重。本次课题正是基于QAM调制的无线衰落信道的性能分析与仿真,首先介绍了QAM调制解调原理以及无线衰落信道特征,其次利用Matble分析工具分析16QAM已调信号的频谱图,最后分析衰落信道下的系统的误码率,并与高斯信道下的性能进行对比。
关键词:正交振幅调制;Matble;调制解调;仿真
目录
摘要 1
前言 3
一基本原理 4
4
4
5
6
二无线衰落信道的特征 8
8
8
三系统分析 10
四系统设计及系统调试 11
16QAM调制信号 11
信号源 11
串并转换 11
2-4电平转换 12
增加载波 13
调制信号形成 14
16QAM调制信号的噪声叠加 15
16QAM解调模块的建立与仿真 15
滤波器 16
抽样判决和4-2电平转换 16
并串转换 17
无线衰落信道性能分析 18
16QAM抗噪声性能仿真 18
总结 20
参考文献 21
附录 22
致谢 36
前言
随着通信业迅速的发展,传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求,而可用频谱资源有限,业不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。另外,人们亦不能满足通信单一的语音服务,希望能利用移动电话进行图像等多媒体信息的通信。但由于图像通信比电话需要更大的信道容量。高效、可靠的数字传输系统对于数字图像通信系统的实现很重要,正交幅度调制QAM是数字通信中一种经常利用的数字调制技术,尤其是多进制QAM具有很高的频带利用率,在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下,正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
如今每一天大约有15万人成为新的无线用户,全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。他们使用无线通信技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。但是在无线信道中存在着衰落现象,这将严重影响通信系统的性能。所以了解和掌握衰落信道中无线通信系统的性能成为一个关键问题。
一基本原理
QAM调制解调原理
QAM调制原理
正交幅度调制(QAM)是数字通信中一种经常利用的数字调制技术,尤其是多进制QAM具有很高的频带利用率,在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下,正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
正交幅度调制(QAM)信号采用了两个正交载波,每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。发送信号波形如图1-1所示:
(1-1)
图1-1 M=16QAM信号星座图
式(1-1)中{}和{}是电平集合,这些电平是通过将k比特序列映射为信号振幅而获得的。例如一个16位正交幅度调制信号的星座图如下图所示,该星座是通过用M=4PAM信号对每个正交载波进行振幅调制得到的。利用PAM分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座。
QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合。因此发送的QAM信号波形可表示为(1-2)式
(1-2)
如果那么QAM方法就可以达到以符号速率同时发送个二进制数据。图1-2给出了QAM调制器的框图。
图1-2 QAM调制器框图
QAM的解调和判决原理
假设在信号传输中存在载波相位偏移和加性高斯噪声。因此r(t)可以表示(1-3)式:
(1-3)
其中是载波相位偏移,且n(t)表示为(1-4)所示:
(1-4)
将接收信号与下述两个相移函数式(1-5)和(1-6)进行相关运算
(1-5)
(1-6)
如图1-3所示,相关器的输出抽样后输入判决器。使用图1-3中所示的锁相环估算接收信号的载波相位偏移,相移和对该相位偏移进行补偿。
图1-3 QAM信号的解调和判决
假设图中所示的时钟与接收信号同步,以使相关器的输出在适当的时刻及时被抽样。在这些条件下两个相关器的输出分别表示为式(1-7)和式(1-8)所示:
(1-7)
(1-8)
其中nc和ns分别表示为式(1-9)和式(1-10)所示: