通信原理课程设计--基于MATLAB的M-QAM调制及相干解调的设计与仿真

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1、 通 信 原 理 课 程 设 计 报 告 题 目：基于 MATLAB 的 M-QAM 调 制及相干解调的设计与仿真 基于 MATLAB 的 M-QAM 调制及相干解调的设计与仿真 摘要摘要：正交幅度调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在 自适应信道调制技术中得到了较多应用。本次课程设计主要运用 MATLAB 软件对 M =16 进制正交幅度调制系统进行了仿真，从理论上验证 16 进制正交幅度调制系统工作原理， 为实际应用和科学合理地设计正交幅度调制系统,提供了便捷、高效、直观的重要方法。 实验及仿真的结果证明，多进制正交幅度调制解调易于实现，且性能良好，是未来通信技

2、术的主要研究方向之一，并有广阔的应用前景。 关键词：正交幅度调制系统；MATLAB ；仿真 目 录 1 引言 1 1.1 课程设计的目的 . 1 1.2 课程设计的基本任务和要求 1 1.3 仿真平台 Matlab . 1 2 QAM 系统的介绍.2 2.1 正交幅度调制技术 2 2.2QAM 调制解调原理 5 2.3QAM 的误码率性能 7 3 多进制正交幅度（M-QAM）调制及相干解调原理框图 9 4 基于 MATLAB 的多进制正交幅度（M-QAM）调制及相干解调设计与仿真 . 10 4.1 系统设计.10 4.2 随机信号的生成 10 4.3 星座图映射 . 11 4.4 波形成形（平

3、方根升余弦滤波器） 13 4.5 调制14 4.6 加入高斯白噪声之后解调 15 5 仿真结果及分析 20 6 总结与体会 . 23 6.1 总结23 6.2 心得体会.24 【参考文献】 . 25 附录 .26 1 1 引言 本次课程设计主要运用 MATLAB 软件进行程序编写。 实现模拟基带信号经 QAM 调制与相干解调的传输过程， 通过分析比较调制解调输出波形以及功率谱 特征，理解 QAM 调制解调原理。 1.1 课程设计的目的 通信原理课程设计的目的是使我们加深对所学的通信原理知识的理解，扎 实掌握通信原理的基础知识和基本理论，增强分析问题和解决问题的能力，培 养学生专业素质，提高其利

4、用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后 专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。 1.2 课程设计的基本任务和要求 （1）设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模 块，信道，接受滤波器模块以及信宿； （2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止 频率等）； （3）熟悉 MATLAB 环境下的 Simulink 仿真平台，用 Matlab/Simulink 实 现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析（波形图和频谱图等）； 1.3 仿真平台 Matlab MATLAB 目前已发展成为由 MATLAB 语言、MATLAB 工作环境、 M

5、ATLAB 图形处理系统、 MATLAB 数学函数库和 MATLAB 应用程序接口五 大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统。本 次课程设计则在深入研究连续时间信号傅里叶级数分析理论知识的基础上，利 用 MATLAB 强大的图形处理功能、符号运算功能以及数值计算功能，通过 MATLAB 编程进行图形功能仿真， 从而实现连续时间周期信号频域分析的仿真 波形， 包括以下内容： 用 MATLAB 实现周期信号的傅里叶级数分解与综合的波 形；用 MATLAB 实现周期信号的单边频谱及双边频谱的波形与分析；用 MATLAB 实现典型周期信号的频谱的波形。 2 2 QAM 系统的

6、介绍 2.1 正交幅度调制技术 正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）是一种振幅和相位 联合键控。虽然 MPSK 和 MDPSK 等相移键控的带宽和功率方面都具有优势， 即带宽占用小和比特噪声比要求低。 图 1 8PSK 信号相位 但是由图 1 可见，在 MPSK 体制中，随着 M 的增大，相邻相位的距离逐渐 减小， 使噪声容限随之减小， 误码率难于保证。 为了改善在 M 大时的噪声容限， 发展出了 QAM 体制。在 QAM 体制中，信号的振幅和相位作为两个独立的参 量同时受到调制。这种信号的一个码元可以表示为： 0 ( )cos() (1) kkk stAtkTtkT （11） 式中：k=整数； k A和 k 分别可以取多个离散值。 式（11）可以展开为： 00 ( )coscossinsin kkkkk stAtAt （12） 令 Xk = Akcosk，Yk = -Aksink 则式（11）变为： 00 ( )cossin kkk stXtYt （13） 和