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1、目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 前 言 1 1 1 QAM 的引入 1 1 2 调制与解调 1 1 3 QAM 的背景 3 1 4 QAM 的应用 5 1 5 研究容 7 第 2 章 正交振幅调制解调原理 8 2 1 正交振幅调制技术简介 8 2 2 QAM 调制解调原理 10 2 2 1 QAM 调制 10 2 2 2 QAM 的解调和判决 11 2 3 QAM 的误码率性能 12 2 3 1 误码率讨论 12 2 3 2 误码率 Pe 的两种表示方式 14 2 4 MQAM 多电平正交调制 调制解调原理 15 2 4 1 调制原理 16 2 4 2 QAM 信号的信
2、号空间图 17 2 4 3 MQAM 多电平正交振幅调制 信号的解调原理 19 2 5 具有矩形星座图信号的调制与解调 20 2 5 1 具有矩形星座图的信号调制 20 2 5 2 具有矩形星座图的信号解调 21 2 6 具有十字形星座图的信号的调制与解调 22 2 6 1 具有十字形星座图的信号调制 22 2 6 2 具有十字形星座图的信号解调 22 2 7 结语 23 第 3 章 正交振幅调制解调眼图分析 25 第 4 章 伪随机序列 28 第 5 章 MATLAB 软件对 QAM 的仿真过程 31 5 1 MATLAB 仿真软件的简介 31 5 2 MATLAB 环境下 16QAM 调制
3、及解调仿真程序说明 32 第 6 章 结论与展望 35 6 1 本文的重要贡献 35 6 2 QAM 的优点 35 6 3 未来展望 36 致 37 参考文献 38 毕业设计小结 39 附 录 40 摘 要 随着无线通信频带日趋紧 研究和设计自适应信道调制技术体制是建立宽 带移动通信网络的关键技术之一 正交振幅调制技术 QAM 是一种功率和带宽相 对高效的信道调制技术 因此在大容量数字微波通信系统 有线电视网络高速 数据传输 卫星通信系统等领域得到了广泛使用 在移动通信中 随着微蜂窝 和微微蜂窝的出现 使用信道传输特性发生了很大变化 过去在传统蜂窝系统 中不能应用的正交振幅调制也引起了人们的重
4、视 本文是对现代数字调制技术的研究 首先从现代通信的关键技术调制与解 调 引出对调制解调概念的说明 然后对各种现代数字调制技术作了简要的介绍 紧接着着重论述了适用于数字微波系统的 QAM 正交幅度调制解调方式 通过系 统实验对正交振幅调制解调的过程 原理及性能进行了论证 分析 并根据星 座图的形状指出了 16QAM 64QAM 星座图为矩形 与 32QAM 128QAM 星座图为十 字形 在调制与解调方法上的区别 理论上讨论和说明了数字调制解调技术中影 响系统性能的条件和因素 并通过眼图进行了简单观察 简要介绍了用于误码 测试的伪随机序列的相关知识 最后利用通信系统仿真软件 MATLAB 对
5、16QAM 32QAM 64QAM 128QAM 全数字调制与解调过程进行了仿真 并给出了 16QAM 在 加性高斯白噪声条件下的误码率 实验及仿真的结果证明 全数字正交幅度调 制解调易于实现 且性能良好 是未来通信技术的主要研究方向之一 并有广 阔的应用前景 关键词 QAM 调制解调 星座图 误码率 ABSTRACT The research and design of adaptable channel modulation system is one of the key techniques in building a broadband mobile communication ne
6、twork with increasing shortage of wireless communication frequency band Because quadrature amplitude modulation QAM is efficient in power and bandwidth it has been used widely in field of large capacity digital microwave communication systems high speed data transmission cable television network and
7、 satellite communications In mobile communications with the appearance of micro and pico cell channel transmission characteristics have made great changes The quadrature amplitude which can not be applied to the traditional cellular systems in the past has also attracted much attention This is the m
8、odern digital modulation techniques from the first modern communications technology the key modulation and demodulation leads to the concept of modulation and demodulation of the notes before the modern digital modulation techniques are briefly described Then focuses on the application of digital mi
9、crowave system QAM quadrature amplitude modulation and demodulation Through experiments on quadrature Amplitude modulation and demodulation process principles and performance of the verification analysis According to Constellation and the shape of the map that a 16QAM 64QAM rectangular constellation
10、 map and 32QAM 128QAM cross shaped constellation map modulation and demodulation of distinction Theoretically discussion and description of the digital modulation and demodulation technology imaging system performance conditions and factors and through eye diagrams of simple observation briefed the
11、BER testing for the pseudo random sequence of related knowledge Finally Communication System Simulation Software MATLAB of 16QAM 32QAM 64QAM 128QAM digital modulation and demodulation process of simulation 16QAM given the additive white Gaussian noise conditions BER Experimental and simulation resul
12、ts proved that the digital quadrature amplitude modulation and demodulation easy to implement and good performance ICT is the future of one of the main direction of research and broad application prospects KEYKEY WORDS WORDS QAM modulation and demodulation constellation plans BER 第 1 章 前 言 1 1 QAM 的
13、引入 QAM Quadrature Amplitude Modulation 正交振幅调制 正交振幅调制 这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式 QAM 是 数字信号的一种调制方式 在调制过程中 同时以载波信号的幅度和相位来代 表不同的数字比特编码 把多进制与正交载波技术结合起来 进一步提高频带 利用率 单独使用振幅和相位携带信息时 不能最充分利用信号平面 这可由矢量 图号矢量端点的分布直观观察到 多进制振幅调制时 矢量端点在一条轴上分 布 多进制相位调制时 矢量点在一个圆上分布 随着进制数 M 的增大 这些 矢量端点之间的最小距离也随之减少 但如果充分利用整个平面 将矢
14、量端点 重新合理地分布 则可能在不减小最小距离的情况下 增加信号的端点数 基 于上述概念引出的振幅与相位结合的调制方式被称为数字复合调制方式 一般 的复合调制称为幅相键控 APK 2 个正交载波幅相键控称为正交振幅调制 QAM 通过实验分析 发现数字频率调制 2FSK 和数字相位调制 2PSK 2DPSK 两 种调制方式都有不足之处 如频谱利用率低 功率衰减慢 抗多径衰落能力弱 贷外辐射严重等 为了克服这些不足 人们不断提出一些新的数字调制技术 以满足各种通信系统的要求 正交振幅调制 QAM 即为现代数字调制技术之一 它是目前大中容量数字微波通信 有线电视网高速数据传输 卫星通信等系统 中广泛
15、使用的一种先进的数字调制技术 其最大特点是频谱利用率很高 1 2 调制与解调 调制与解调在现代通信系统中的作用至关重要 无线电传播一般都采用高 频 射频 的另一个原因就是高频适于天线辐射和无线传播 只有当天线的尺寸 达到可以与信号波长相比拟时 天线的辐射效率才会较高 从而以较小的信号 功率传播较远的距离 接收天线才能有效地接收信号 若把低频的调制信号直 接馈送至天线上 要想将它有效地变成电磁波辐射 则所需天线的长度几乎无 法实现 如果通过调制 把调制信号的频谱搬至高频载波频率 则收发天线的 尺寸就可大为缩小 此外 调制还有一个重要的作用就是可以实现信道的复用 提高信道利用率 所谓调制 就是用调
16、制信号去控制高频载波的参数 使载波信号的某一个 或几个参数 振幅 频率或相位按照调制信号的规律变化 调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合传输的高频信号 该调制信号称为已调信号 调制过程用于通信系统的发端 在接收端需将已调 信号还原成要传输的原始信号 该过程称为解调 1 现代无线通信系统中越来越多的使用了数字信号进行信号的传输 要使某 一数字信号在带限信道中传输 就必须用数字信号对载波进行调制 对大多数 的数字传输系统来说 由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分 而实际的 通信信道又具有带通特性 因此 必须用数字信号来调制某一较高的正弦或脉 冲载波 使已调信号能通过带限信道传输 这种用基带数字信号控制高频载波 把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制 那么 已调信号通 过信道传输到接收端 在接收端通过解调器把频带信号还原成基带数字信号 这种数字信号的反变换称为数字解调 通常 我们把数字调制与解调合起来称 为数字调制 把包括调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统 一般说来 数字调制技术可以分为两种类型 1 利用模拟方法去实现数字 调制 即把数字基带信号当
