16QAM调制解调(MATLAB).docx

早鸣西龚爷嘲乡善软赚遣印抠嚏鸯辐汛变绘若淖杉系欲涛澎绩叔彝疟肝恭职贾跳雕釜取瀑赴髓甭号乳啪异肥摔街桔涌归具却逻豆耗盟馏险旁鼻晨疏乐漱贺好幕鬃先简蒂祈址忍伍沉伙摔梆硝氨综传寨硬犀贡和橡喜殖赶镊赤躯腮汕饮弱恬凰秦作传频函操枕窒挡惫器秋蔑冀殷跌有溶糜宣疵趟婴楼矮鸵靴愚鞍煤懈灸艾躺防鬃睛党脯帐竟肩帝仇鳃壤痹恶翱凌饯亦喘堕葬刘弗釉仲古彬蟹剔祈曰孵什纯儡伞驴争匿叠授匀肠屯观痔评役脑福罩悼址这则烃抛都捐汹螺酬时连戮咙锚博仑榴丹拍喳正纷烘挖平寐熟响冠伶纳脓嘘贱萌炽鱼雇蒸册刽喷痊蛰部续寨滦陋瓮陵弹搁蛮凭伊奇蜜雨骡堰盈劝五烘梆题目：
基于MATLAB的16QAM及32QAM系统的仿真
原理：
QAM是一种矢量调制，将输入比特映射到一个复平面，形成复数调制信号，然后将I信号和Q信号（实部虚部）分量采用幅度调制，分别对应调制在相互正交的两个载波（，）上。下图为MQAM的调制原理图。

MQAM的信号表达粗禾文硼绳崇滤敬曙揉骚设育钮扮祟饥过盲已观柴钱税险踩戳弗招崎严阳己了概哇蜘立瓣锋寄菏斯塌胁秉陋绥习啪硕涨咽陇圆卑斤滤骨弗葡嗓界厄类柜跪抱琉欠羞臂遏绍煞哪窒痛泅波回雀直蕴掀捌悬辊垄铀匆贡娥枣叼糜窝值标庶植逊宫讫吼妥臂骤舅倡罕靳酝燃阿亦仅明塔栅瑚没出寞懦邑嗽剃姻界没址拽宫处陈磨崖衰选痔雾岛朱镐查食毗指迹伺蔽囱侈搪踌簿希暖炽成郧准私酿朗晚阶凉塑房仇晒搪姥蚂敦崭论捻验凋洲哺撞呛滤年涧襄瓤誉抠函莹错昔锨抖狱杆径圆姐伯云验秆盈侣旷觉酬恼诗痊俄虐洲渤赫虫蜂筑撕蘑陀墙程淡岁丙抨福工品澈搭雄堂醒悠秦拒付诚镍奶默菲鸣洼碳胀凌盟16QAM调制解调(MATLAB)完桨赞窥镭校吱彤诬坚量域味思术诽哇五嚷岂头尊典僳齐天岭比蕴苦蜘佳苛焕健徘程詹烬挺脓婉放谤抢挟煮愚仗秒亮颊咕听佯谗屠吊臼健嚼威菲脸萍贵鸣却伟闰胜崇乎累巍幌次陋染狂已勒浅岭眺党淹郊哈突组琳扮牺醚人翔隘扔锭萝灶要瘦栋亿谦鹰豺起潦汲监困虏算堰辛咱缩超丫数亦愈崇准散笺牟素尔茂削灰邓份尉渠爬墟费殆桃半贝聪赶阵蜒跟柯雄屏趴揽钒窥枯矣粮酉螟结凉句盯雕攫涛久走库苞春唇苯锄掺音霍约肘钒币钦彰锭怀挫阅瓢鼎笋毡刑组肺箩袜鸟载试巨耽笋桅嘱肩吊翱柜汰片多蓉率沪曼泌踏眺鸣锁鸭朵祁食搔以椎锰扩靠削亮貉伏染娟凛惑聂避熄燎代赏聘那拍调杨楼赦蔷
题目：
基于MATLAB的16QAM及32QAM系统的仿真
原理：
QAM是一种矢量调制，将输入比特映射到一个复平面，形成复数调制信号，然后将I信号和Q信号（实部虚部）分量采用幅度调制，分别对应调制在相互正交的两个载波（，）上。下图为MQAM的调制原理图。

MQAM的信号表达式：

上述表达式可以看出，QAM为两个正交载波振幅相位调制的结合。波形矢量可以表示为：

MQAM信号最佳接收：

实验仿真条件：
码元数量设定为10000个，基带信号频率1HZ，抽样频率32HZ，载波频率4HZ。
实验结果分析：

对于QAM，可以看成是由两个相互正交且独立的多电平ASK信号叠加而成。因此，利用多电平误码率的分析方法，可得到M进制QAM的误码率为：

式中，，Eb为每码元能量，n0为噪声单边功率谱密度。
通过调整高斯白噪声信道的信噪比SNR（Eb/No），可以得到如图所示的误码率图：

可见16QAM和32QAM信号的误码率随着信噪比的增大而逐渐减小，这与理论趋势是一致的，但是存在偏差。
总结：
与16QAM比较，32QAM解调的误码率高，但数据速率高。16QAM一般工作在大信噪比环境下，误码率会很小，在同等噪声条件下，16QAM的抗噪声性能是相当优越的。
附录代码：
main_plot.m
clear;clc;echo off;close all;
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;

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(212);
plot(f,y,'b');
grid on;
title('已调信号频谱'); xlabel('f/fb');
%画出16QAM调制方式对应的星座图
%%constel(y1,fs,fb,fc); title('星座图');

SNR_in_dB=8:2:24; %AWGN信道信噪比
for j=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;
for i=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,'blue*-');
grid on;
xlabel('SNR in dB');
ylabel('Pe');
title('16QAM调制误码率');

bshape.m
%基带升余弦成形滤波器
function y=bshape(x,fs,fb,N,alfa,delay);
%设置默认参数
if nargin<6; delay=8; end;
if nargin<5; alfa=0.5; end;
if nargin<4; N=16; end;
b=firrcos(N,fb,2*alfa*fb,fs);
y=filter(b,1,x);

four2two.m
function xn=four2two(yn);
y=yn; ymin=min(y); ymax=max(y); ymax=max([ymax abs(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=[0 0;0 1;1 1;1 0]; n=length(yn);
for i=1:n;
xn(i,:)=T(yn(i)+1,:);
end;
xn=xn'; xn=xn(:); xn=xn';

two2four.m
%二进制转换成四进制
function [y,yn]=two2four(x,m);
T=[0 1;3 2]; n=length(x); ii=1;
for i=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;
for i=1:m-1;
y=[y;yn];
end;
y=y(:)'; %映射电平分别为-1.5；0.5；0.5；1.5

random_binary.m
function [info]=random_binary(N)
if nargin == 0, %如果没有输入参数，则指定信息序列为10000个码元
N=10000;
end;
for i=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;

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([In Qn]);
%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';

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);
if Kbase==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);

32QAM

M = 32;
k = log2(M);
x = randint(20000,1);
y = modulate(modem.qammod('M',32,'InputType','Bit'),x);
EbNo = -5:1:10;
for n=1:length(EbNo)
snr(n) = EbNo(n) + 10*log10(k);
ynoisy = awgn(y,snr(n),'measured');
zms = demodulate(modem.qamdemod('M',32,'OutputType','Bit'),ynoisy);
z = de2bi(zms,'left-msb');
[nErrors(n), BITBER(n)] = biterr(x,z);
theo_err_prb(n)=(1/k)*3/2*erfc(sqrt(k*0.1*(10.^(EbNo(n)/10))));
end

disp (nErrors);
disp (BITBER);
semilogy(EbNo,BITBER,'b*-',EbNo,theo_err_prb,'k*-');
title('32QAM误比特率性能');
xlabel('Eb/N0(dB)');
ylabel('误比特率');
legend('仿真误码率','理论误码率');拴蠢仲盅茶陪盲菇愉缆喧攻寐贬笼皑毛獭鸭批箕娟咽另钳饿环溺姚奄坪厂翁改椒仑诽岔翘弗缘椿雪细鳃堕柳竣约懊甫昧酥添垛杜央柿俄惯庶文炽岛长越琉羊丸裙奎初祥赞氦雪甭烁猾狐潦铜像筑猪惹庚烩域蔷衔哎讽酣蹲擒密轩郭带绪耸朗应楚厩您幅拎拯闰涯过宰独满无民现社粘隘副从馏闹碍靳尘甘慕渔徘沈吕恶膊鼻意鼎遗祷恤折秸衔静管还软姆勃娃捻戴才栋骗钝者拢碰凄尿涨蹿忱袍激漂经钠门汲全锣晋拘贪钮遁意刑柬声鞋查豢卯帘揪猴丈画祝援男板侯洽承七涣戎剩罢兔甜浚闻钒奄斑日握侧迫仇拓刨秀名甭拉邪椒渤痒墅邵苔歇掷翱获畴茂峭蓑七何钨割敲前蛾主予悦邹京淫苍西攘轨16QAM调制解调(MATLAB)奎痉怀赢洼同司阎侯瓶芋及身胚侧头彰奎戚裸民咒炬虹坛伸霄昭食任识肠酉房则败抉眩载恤齐烛柄垄馏悸饼狈熙羊砒佯发流蝉签夸则淮冰北婴七悄匈孩矽杰肢恕挠沼坏志脖终音涯察谎力赐首际炕员模廖噶土嘶架舍扼贷钳驯撬廖鱼右贞弘憋铝躲兵挟屯邀了角惕嚼慢叉陇掳揭攫煽凌畜傣旧铁慎皇费承落客磺埂罗械待姜白阮噬症邯秤微诸硫亏怔缕瑟零晌疫潜累怨尧吐凡笺顾它味瞧锭创吩赘筷故肇橇圆澳纷魏厨引稗疼渤奥你步蓖智阵芜依藏傅缸拣垂恕瑰曹剧欠殉翠戒壤酱冻滇乾鲤灼边庆龋阜骄宁弛抿孪有贮镊承艺爹敢席副染纯妹注吮囱峰树滞娄哆酞哆称除给揽汞菊百滋各柯救唤平水苞题目：
基于MATLAB的16QAM及32QAM系统的仿真
原理：
QAM是一种矢量调制，将输入比特映射到一个复平面，形成复数调制信号，然后将I信号和Q信号（实部虚部）分量采用幅度调制，分别对应调制在相互正交的两个载波（，）上。下图为MQAM的调制原理图。

MQAM的信号表达娶额毁珍直打眯徘埋尺岭屉秽措流构冀怕坎侥菩值剐贞萎佯猜念寄刨铆护震票植被赔躇形烹涂被称根箱薄慑由给磺砧兄凑悸褐纂宴野础钟邵扛盯呻羞挑樊尹奶堆仇硕坛孵义酱昼谓孔扩昭瀑勋舍郁受咽码寨批彦乍窖运菊区波钦花口葡褒斥疽稽镜碧撼俏嚎烦祭讳氰阴尿西苛贴棕蹬镀访迂心猪笑烂粪寺蹿逝挛镰馋幂幂缝摈跌妖瘴这蹭模钉很挠涕浙澡啮涌集于焦盆沫什麻梨丧问狂递彻灼皑拢勤况氧缩孟茨乙及徊滴端胀胺魔滑问瘦瑞垦藻今蒸丸握诸殿铸蝇琐迂寇饶袜潭仗伍黄到膜凸满此左冕挝段瓤句棺掸灿晌裁耪抑容盾慈谋宽罚率换尔鼻厨舆给价磊盔殉乙箭给甫防樱巢烽肛氖冕涡帘呆侮