基于matlabsimulink的16qam調制解調系統性能分析研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 link中提供了一些濾波器，我們可以加以利用，但它的參數設定對后續判決產生誤差有很大關系，所以要對該濾波器的參數設定要慎重。在本文涉及的仿真中濾波器均選擇貝塞爾低通濾波器。這里對LPF的參數設定如下。 Desige method : Bessel Filter type : Lowpass Filter order: 8 Pass edge frequency (rad/s) : 15360*2*pi 上圖中，一三行為調制波與載波相乘的結果，二四行分別為它們經過低通濾波器后所得的波形。 4/2電平判決 由于前面采用的是模擬低通濾波器，所以在4/2電平判決之前得到的是一個模擬的4電平信號。之后要想得到2電平的數字信號，需經一系列的抽樣、量化和編碼。這里我們再次使用了子系統這一概念，如下圖所示： 圖 4/2電平轉換模塊 上圖中，對模擬信號做了常數為2的增益后，讓其通過了一個量化編碼器，再通過離散采樣以后便得到了標準的4電平數字信號。然后信號被分為兩路，分別進行量化編碼后得到了兩路二進制信號，最后經串并轉換得到了最終結果。此處三個量化編碼器的參數設置如下所示： 2 Quantization partition: [ 0 ] Quantization codebook: [3 1 1 3] 3 Quantization partition: [ 0 ] Quantization codebook: [0 0 1 1] 4 Quantization partition: [ 0 ] Quantization codebook: [0 1 0 1] 假設上述模塊輸入為x，輸出分別為為y、zz2，則它完成的功能是： 這樣兩路二進制信號經并串轉換后，便完成了以下映射關系，也最終實現了4/2電平的轉換。 映射前數據 電平/V 3 00 1 01 1 10 3 11 4/2電平映射關系表 上邊子系統中各點波形如下所示： 4/2電平轉換中各點波形 并串轉換 本系統中的并串轉換模塊由一個脈沖序列發生器和一個選擇器構成。，而選擇器用來決定在哪一個時候輸出哪一路信號。它的參數設置如下：Switch：Criteria for passing first input: u2=Threshold Threshold: 所以，當輸入脈沖序列為1時，選擇器輸出第一路信號；當輸入脈沖序列為0時，選擇器輸出第二路信號。這樣本次仿真經并串轉換以后便最終實現了16QAM信號的解調。 圖 上圖中，一三兩行為4/2判決器的輸出，第二行為解調出的16QAM最終信號。 其它模塊 除以上各模塊之外，解調階段還用到了包括眼圖、發散圖示波器和錯誤率統計等信宿模塊。 16QAM信號加噪聲后的星座圖 16QAM信號的眼圖 第五章 16QAM抗噪聲性能研究 對于QAM，可以看成是由兩個相互正交且獨立的多電平ASK信號疊加而成。因此，利用多電平誤碼率的分析方法，可得到M進制QAM的誤碼率為： 式中，Eb為每碼元能量，n0為噪聲單邊功率譜密度。 M進制QAM的誤碼率曲線 在仿真過程中有許多的因素決定著16QAM調制解調系統的抗噪聲性能，例如濾波器的性能以及它的通頻帶的設計、抽樣判決的位置、判決門限的設定和時間延遲等都或大或小的影響著它的結果。 16QAM抗噪聲性能仿真 對系統進行仿真，在仿真之前，我們要確定一些仿真參數的確定，當大信噪比（16dB）時誤碼率為級，對于個人計算機要計算到如此精度耗時過長，所以，在仿真過程中將只把精度計算到級。由于實際仿真中很多地方都會有延時，所以得到的16QAM解調信號需經一定的延時后才可以與原隨機序列進行比較。這里的這一延時是通過錯誤率統計模塊實現的， Rate Calculation的參數設置如下所示： Receive delay: 8 Computation delay: 0 Computation mode: Entire frame 當信噪比超過50dB時，系統誤碼率早已為0，可見這一延時是沒有問題的。通過調整高斯白噪聲信道的信噪比SNR（Eb/No），可以得到如下所示的誤碼率圖： 16QAM誤碼率圖，我們可以確定這里得到的結果基本上是可信的，也就是說本次仿真是成功的。 16QAM與2DPSK系統抗噪聲性能比較 本節我們設計一個2DPSK調制和解調系統的仿真模型，以觀察其與16QAM信號的抗噪聲性能，并對它們的誤碼率進行比較。在取相同的碼元速率和載波速率的情況下，設計出2DPSK調制解調系統如下所示： 2DPSK調制解調系統框圖 這里我們采用的是差分相干解調的方法，所以并不需要做載波恢復。解調部分的濾波器同樣采用了貝塞爾函數低通濾波器，且判決模塊簡單如下所示。這樣在高斯白噪聲信道處調整信噪比。 2DPSK判決模塊 16QAM與2DPSK 誤碼率曲線圖 從仿真過程看，在相同信噪比的條件下，16QAM的加性白噪聲的功率遠大于2DPSK的加性白噪聲的功率，故16QAM調制解調系統一般工作在大信噪比的環境下，其誤碼率將很小，也就是說，兩個系統在同等噪聲條件下，16QAM的抗噪聲性能是相當優越的。 第六章 結論與總結 本文總結 本文研究的重點是對基于MATLAB/SIMULINK的16QAM 調制解調系統進行設計與仿真，并與2DPSK系統進行了比較，得到以下的結論 1. 對16QAM調制解調系統基本原理進行了較為深入地理解與分析，并且根據其原理構建了Simulink的仿真模型。 2. 較為熟悉地掌握了Matlab/Simulink軟件在通信系統設計與仿真的基本步驟與方法。 3. 利用Matlab/Simulink 實現了16QAM調制與解調系統的設計，實現與仿真，并得到相應的調制解調波形，發現解調信號波形與輸入信號波形存在一定時延，所以該系統的實時性有不足，但并不影響對誤碼率的檢測，以及系統能夠的抗噪聲性能。 4. 對16QAM調制解調系統的抗噪聲性能進行分析，通過仿真得到了16QAM系統的誤碼率曲線，曲線趨勢與理論曲線基本一致。 5. 將16QAM調制解調系統與2DPSK系統的抗噪聲性能進行對比，獲得了他們兩者的誤碼率曲線，進行比較，發現16QAM的抗噪聲性能不如2DPSK，這是與理論相符的，也即，當信噪比一定的情況下，M越大，誤碼率Pe也越大。從仿真過程看，在相同信噪比的條件下，16QAM的加性白噪聲的功率遠大于2DPSK的加性白噪聲的功率，故16QAM調制解調系統一般工作在大信噪比的環境下，其誤碼率將很小，也就是說，兩個系統在同等噪聲條件下，16QAM的抗噪聲性能是相當優越的。 不足與展望 在本文所涉及的設計仿真工作存在一些不完善的地方，需要進行改進，完善，主要包括以下幾個方面： Matlab/Simulink軟件雖然功能齊全，但不適用于對復雜通信系統的模塊化設計，主要體現在仿真速度緩慢，對于一些通信專用模塊并沒有提供，使得設計模型的方式不夠靈活。 在系統設計中存在解調輸出波形與輸入信號波形有較長時延，這對于通信的實時性是不利的。需要進行改進模型，減小時延。 由于時間的原因，本次仿真并沒有做載波恢復，希望自己在以后的學習實踐中可以彌補這一遺憾。 第七章 結束語 通過本次畢業設計，我得到了大量的鍛煉并受益匪淺，不但提高了自身對理論基礎知識的掌握，同時還鍛煉了自己的動手實踐能力。我想，這些不論是對我讀研階段的學習甚至是以后參加工作都是有很大幫助。通過這次畢業設計，我更牢固地掌握了有關MQAM調制與解調的理論知識，并簡單了解了系統仿真建模的基本步驟，同時還加深了我對Matlab/Simulink軟件的理解與應用。 在做畢業設計的過程中，我深刻地體會到，對理論知識的掌握并不以意味著自己就能將理論知識轉化為實際的系統。但是，理論知識的認識深刻與否，對實踐活動有著重要的作用，只有對理論基礎知識有深入地了解，才能通過理論來指導實踐，如果沒有掌握理論知識，是不可能獲得實踐上的成功。同時，通過此次畢業設計，充分調動了自身對知識的運用。我在設計過程中遇到過許多困難，但通過查閱相關資料以及前人的結果，從而解決了許多問題，同時也提高了自己分析問題解決問題的能力。 在畢業設計即將結束的時候，我最想感謝的是我的導師王勇老師，從論文選題到理論知識把握，從系統模型建立到仿真結果分析，從論文的構架到格式規范，他都一一給與了指導與幫助，并對模型的改進及優化提出了寶貴的意見。王老師是一個非常優秀的教師，我很感激他對我的嚴格要求與認真態度以及能力上的肯定與信任。 最后，還要感謝我的室友對我的幫助，在他們的幫助與關心下，我順利地完成了論文格式的改動，并得以最終定稿。 再次感謝所有關心、幫助我的老師、同學和朋友們！ 參考文獻[1] 樊昌信 等，《通信原理》 國防工業出版社 2001年[2] 張輝 等，《現代通信原理與技術》 西安電子科技大學出版社 2002年 [3] 曹志剛 等，《現代通信原理》 淸華大學出版社[4] 達新宇 等，《通信原理教程》 北京郵電大學出版社 2005年[5] 李賀冰 等，《Simulink通信仿真教程》 國防工業出版社 2006年[6] 李妍 等，《MATLAB 通信仿真開發手冊》 國防工業出版社 2005年[7] 李建新 等，《現代通信系統分析與仿真——MATLAB通信工具箱》 西安電子科技大學出版社 2000年[8] 賈秋玲 等，《MTLAB7．X/Simulink/Stateflow系統仿真、分析與設計》 西北工業大學出版社 2006年[9] 樓天順 等，《MATLAB 》 西安電子科技大學出版社 20