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1、 武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）QAM调制技术的研究与仿真Study and Simulation of QAMModulation Technology学生姓名 学 号 专业班级 指导教师 2015年5月武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）作者声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注的地方外，没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范的行为，也没有侵犯任何其他人或组织的科研成果及专利。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本
2、人承担。毕业设计（论文）成果归武汉工程大学邮电与信息工程学院所有。特此声明。 作者专业： 作者学号： _ 作者签名： _ _年_月_日摘 要传统的两种数字调制方式：频率调制和相位调制都存在功率谱衰减慢、带外辐射严重、频谱利用率低、抗多径衰落能力差等缺点。正交振幅调制(QAM)是一种振幅和相位联合控制的数字调制技术，它既能得到更高的频谱效率，又能在限定的频带内传输更高速率的数据。QAM在如今通信领域扮演着重要的角色，因而对QAM进行深入研究具有重要的理论和现实意义。MATLAB是一种便捷、高效、直观的仿真平台。它有着强大的绘图能力，这为对通信系统的研究提供了强有力的仿真手段。本文利用MATLAB
3、对QAM调制和解调进行仿真，得到清晰的仿真图像。本文主要是对正交幅度调制技术的调制和解调原理进行研究和仿真。首先，介绍了本文的选题背景和QAM的发展现状。接着，研究了QAM的调制和解调原理，对其特点进行了分析，并讨论了QAM调制技术在通信体统中的应用。最后，通过编码在MATLAB中进行仿真，对所得的星座图、眼图和误码率曲线进行分析，之后得到仿真结果和理论值基本一致的结论。关键词：正交幅度调制；星座图；误码率; MATLABAbstractAs the two traditional methods of digital modulation：frequency modulation and p
4、hase modulation, have some defects, for instance slow power spectrum decaying, serious out-of-band radiation, low spectrum utilization rate, poor resistance to mufti-path fading. Quadrature amplitude modulation is a joint-controlled digital modulation technology of amplitude and phase, which not onl
5、y has higher spectrum efficiency, but also has higher speed of data transmission in limited frequency band. QAM modulation technology plays an important role in modern communication. So that there is important theoretical and practical significance in deeply researching in QAM.MATLAB is a kind of co
6、nvenient efficient visual simulation platform. It has a strong ability of drawing. This provides the study of communication system with strong method of simulation. This paper exploit MATLAB to do the simulation of QAM modulation and demodulation, get a clear picture of the simulation.This paper is
7、mainly to research and simulate the modulation and demodulation principle of the Quadrature Amplitude Modulation technology. First, This paper introduced the selected topic background and the development status of QAM. Then, studied the QAM modulation and demodulation principle, its characteristics
8、are analyzed, and discusses the QAM modulation technology in the application of the communication system. Finally, simulated in MATLAB by coding, the resulting constellation, eye diagram and BER curves were analyzed, after get the simulation results accord with the conclusion.Key Words： QAM（Quadratu
9、re amplitude modulation）；Constellation；The bit error rate；MATLAB目 录第1章 绪论11.1 选题背景及意义11.2 国内外的发展现状及趋势21.3 本论文的研究内容及安排4第2章 QAM调制技术52.1 QAM调制原理52.2 QAM解调原理72.3 QAM调制的性能参数72.3.1 矢量图72.3.2 星座图92.3.3 眼图112.3.4 误码率12第3章 基于MATLAB的QAM系统仿真133.1 MATLAB简介133.2 仿真流程143.2 仿真结果及分析153.2.1 二进制与十六进制信号153.2.2 星座图173.
10、2.3 眼图203.2.4 误码率曲线21第4章16QAM与64QAM性能比较及仿真234.1 MQAM调制技术的应用234.2 16QAM与64QAM性能仿真25第5章 总结与展望29致谢31附录 程序代码32第1章 绪论正交幅度调制(QAM)是一种高效数字调制技术，具有很高的频谱利用率。而传统数字调制技术是单独利用振幅和相位携带信息，不能最充分利用信号功率利用率。此外，现代通信系统对传输速率和带宽也提出了新的要求，因此对QAM引起更多关注，己广泛应用于微波通信、有线电视网络、卫星通信等领域，但它在随参信道无线宽带通信领域中的研究尚未发展成熟。1.1 选题背景及意义通常，我们把实现信息传输的
11、系统称为通信系统，一般的通信系统包括两种正好相反的转换。在信号发送端，有两个处理过程，第一个处理是将输入信号转换为电信号，转换后的电信号还要进行一些编码等方面的处理，此时的信号一般是在零频附近的低频信号，因此称为基带信号，第一个处理过程也称为基带处理;第二个过程将基带信号进行相关处理，使信号可以在信道中传输，并且将其输入信道，这个过程称为调制1。在信号接收端，其处理过程及功能正好与发送端相反，接收端的设备从已调制载波中提取出基带信号，这称为解调，然后再将解调后的基带信号转换为相应的信息2。在通信系统中，调制起着非常关键的作用，一方面，调制能够实现频谱的搬移，通过将调制信号的频谱搬移到所希望的频
12、段上，实现调制信号到己调信号的转换，已调信号是可以在信道中传输的信号；另一方面，系统的传输可靠性和传输有效性在很大程度上受到调制的影响，一个通信系统的性能往往由调制方式决定2, 3。传统的数字调制方式有数字幅度调制、数字频率调制和数字相位调制，不过，这三种数字调制方式都存在很多缺点，如频谱利用率低、功率谱衰减慢、带外辐射严重、抗多径衰落能力差等等。正交振幅调制(QAM)是一种相位和振幅联合控制的数字调制技术，它不但具有更高的频谱效率，而且可以在同样的频带内传输更高速率的数据4。在当今通信领域中，QAM正扮演着重要的角色，所以对QAM进行深入研究具有重要的理论和现实意义。在有线数字电视系统中，Q
13、AM调制器是关键的前端设备之一，它的主要作用是对数据流进行基带处理和QAM调制，并且将处理后的数据传送到有线电视网上，供有线数字电视机顶盒等设备接收。输入QAM调制器的数据是来源于复用器和MPEG-2视频服务器等设备的传输流，用户收看这些视频信息的效果以及整个有线数字电视系统的稳定性都受到QAM调制器性能好坏的影响5。随着数字电视的普及与发展，有越来越多的数字电视信号需要经调制输出，如果用多个传统的单路QAM调制器实现多路信号的调制输出，从空间、成本上来讲，都很不经济，因此多路QAM调制器是必然的选择。有研究采用FPGA进行基带处理，然后用模拟电路芯片实现多路QAM调制以降低产品成本，但使用模
14、拟电路芯片进行混频，其处理的能力有限，多项信号传输指标都很难达标，如信噪比(Signal Noise Ratio)、误码率(Bit Error Rate)等6, 7。1.2 国内外的发展现状及趋势最早将QAM调制解调系统提出来的是摩托罗拉公司，在摩托罗拉公司的数字集群系统IDEN中，在25KHz带宽的信道中实现了64kbit/s的16QAM的调制解调，但它依托于系统，未形成独立的产品，而且出于商业利益考虑的原因，摩托罗拉公司并未公开其技术细节。 我国的“数字电视系统标准化专家委员会”于1995年5月成立，从此我国的数字电视系统标准的体系框架得以确定，并且标准的基本原则和程序得以提出;2000年
15、年底完成了对日本综合服务数字广播、DVB-T和美国数字电视国家标准多种数字电视地面广播传输制式的比较测试；并且我国自主研制的数字电视广播传输方案从2001年3月开始进入了现场测试阶段。2005年6月，我国有线电视向数字化过渡的时间表由广电总局制定：2005年，数字电视用户超过3000万；2008年，地面数字电视广播全面推广；2010年，数字广播电视全面实现；2015年，模拟广播电视停止7。继欧洲、美国和日本之后，我国同样采用了DVB-C标准作为有线数字电视传输标准。基于DVB-C的有线电视网具有信道容量大、传输质量好、传输率高、频带宽的特点，并且能很好地实现各种语言、文字、图像、音乐、数据传输于一缆，从而成为多媒体综合信息网的极好信息传输通道。DVB-C的核心技术是多电平正交幅度调制(QAM)，一般采64QAM调制方式，有时也会采用16QAM，32QAM
