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1、* 实践教学实践教学*兰州理工大学兰州理工大学计算机与通信学院2013 年秋季学期通信系统综合训练通信系统综合训练题题 目目：基于 QAM 调制的无线衰落信道的性能分析与仿真 专业班级：专业班级： 通信工程（1）班 姓姓 名：名： 赵晓瑾 学学 号：号： 10250131 指导教师指导教师： 王惠琴 成成 绩绩： 摘要摘要本次课程设计利用 MATLAB 软件对 16QAM 调制解调系统进行仿真,其中，信道采用瑞利衰落信道和高斯信道，调制方式为正交振幅调制方式，解调方式为相干解调方式。并以此分析 16QAM 系统的信号经过的各个处理过程，由程序得到瑞利衰落信道下的系统误码率图，并与高斯信道下的误
2、码率图进行对比。关键词关键词：16QAM;调制解调;瑞利信道;目录一 、前言.1 二、16QAM 调制解调系统基本原理.2 2.1 调制及解调的相关概念.2 2.2 16QAM 调制系统.2 2.2.1 16QAM 系统的原理.2 2.2.2 16QAM 的误码率性能.6 三、系统分析.8 四、16QAM 调制解调的仿真及结果分析.9 3.1 正交调制过程.9 3.1.1 随机序列的产生.9 3.1.2 序列的串并变换.9 3.1.3 成型滤波（平方根升余弦滤波器）.9 3.1.4 调制.10 3.2 瑞利信道下系统性能的分析.12 3.3 高斯信道下系统的性能分析.15 总结.16 参考文献
3、.17 附录.18 致谢.320一一 、前言、前言 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。无线通信技术给人们带来的影响是无可争议的。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。由于 MATLAB 仿真分析平台提供了良好的可视化开发环境，MATLAB 的应用范围非常广，包括信
4、号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。QAM 调制能有效地提高频谱利用率 ,调制效率高 ,但是信息传输速率越高 ,即 M越大 ,要求传送途径的信噪比就越高。所以高速率的 QAM 调制是以牺牲信噪比为代价的。对不同特性的具有符号间干扰的信道进行 QAM 调制解调时 ,得到的性能也不同.如果仅对信道进行均衡 ,判决反馈均衡一定优于线性均衡。对于特性好的信道来说 ,判决反馈均衡性能比线性均衡性能的优势不明显。无论采用线性均衡 ,还是判
5、决反馈均衡 ,都是特性好的信道的性能好。但是在 QAM 系统中进行均衡则不同:特性好且无谱零点的信道用判决反馈均衡 ,性能反而不如线性均衡的性能。对于特性好的信道 ,采用复杂的均衡技术不一定得到好的效果 ,但是特性好的信道的判决反馈均衡还是比特性差的信道好得多。对于特性差且具有谱零点的信道 ,信道特性不能完全决定 QAM 系统性能的优劣 ,与跟信道冲激响应长度等有关。要根据实际情况选取合适的均衡技术来改善信道 ,或者综合 QAM 和均衡技术的性能选取合适的信道 ,总之 ,对于特性差的信道 ,必须采用复杂的均衡技术 ,系统才能得到良好的性能。1二、二、16QAM16QAM 调制解调系统调制解调系
6、统基本原理基本原理2.12.1 调制及解调的相关概念调制及解调的相关概念调制1，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制（也称载波调制） 。载波调制，就是用调制信号去控制载波的参数的过程，即使载波的某一个或某几个参数按调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号） ，这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。未受调制的周期性震荡信号称为载波，它可以是正弦波，也可以使非正弦波（如周期性脉冲序列） 。载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。而解调是将位于载频的信号频谱
7、再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。基带信号对载波的调制是为了实现下列一个或多个目标：第一，在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间的。为了获得较高的辐射效率，天线的尺寸必须与发射信号波长相比拟，而基带信号包含的较低频率分量的波长较长，只是天线过长而难以实现。但若通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上，是已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配，这样就可以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。第二，把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。第三，扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换
8、。因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用。解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波） 。相干解调时，为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波。本次课程设计主要利用相干解调的方法用以实现。 2.22.2 16QAM16QAM 调制系统调制系统2.2.12.2.1 16QAM16QAM 系统的原理系统的原理2正交振幅调制2（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）是一种矢量调制，也是一种振幅和相位联合键控。它是将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平
