16QAM调制解调系统误码率和星座图的matlab仿真_16进制转16qam

目录

一、理论基础

二、核心程序

三、仿真结论

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一、理论基础

      16QAM全称是​正交幅度调制​,英文Quadrature Amplitude Modulation的缩略语简称，意思是正交幅度调制，是一种数字调制方式。产生的方法有正交调幅法和复合相移法。16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式。16QAM 调制解调原理方框图如右图1：16QAM 是用两路独立的正交 4ASK 信号叠加而成，4ASK 是用多电平信号去键控载波而得到的信号。它是 2ASK 调制的推广，和 2ASK 相比，这种调制的优点在于信息传输速率高。
 

根据这个星座图可知，16QAM和QPSK类似， 其实现结构图如下图所示： 

       随着现代通信技术的发展，特别是移动通信技术高速发展，频带利用率问题越来越被人们关注。在频谱资源非常有限的今天，传统通信系统的容量已经不能满足当前用户的要求。正交幅度调制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势，成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。

       为了更深入的了解 QAM 调制解调原理，我设计了基于MATLAB的16QAM系统调制解调方案，包括串并转换，2-4电平转换，抽样判决，4-2电平转换和并串转换子系统的设计，对16QAM的星座图和调制解调进行了仿真，并对系统性能进行了分析，进而证明16QAM调制技术的优越性。

        该系统设计上采用的是正交幅度调制的方式。16QAM全称正交幅度调制是英文Quadrature Amplitude Modulation的缩略语简称，意思是正交幅度调制，是一种数字调制方式产生的方法有正交调幅法和复合相移法。

      16QAM是用两路独立的正交4ASK信号叠加而成，4ASK是用多电平信号去键控载波而得到的信号。它是2ASK调制的推广和2ASK相比这种调制的优点在于信息传输速率高。16进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。

16QAM的产生有 2 种方法：

（1）正交调幅法，它是有2路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；

（2）复合相移法：它是用2路独立的四相位移相键控信号叠加而成。

本系统的16QAM信号采取正交调幅法。

       调制在通信系统中的作用至关重要。所谓调制，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暗中啊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。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[5]。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[9]。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[6]。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。本课题采用的是相干解调

二、核心程序

        B = reshape(uncoded_bits,4,length(uncoded_bits)/4);
        B1 = B(1,:);
        B2 = B(2,:);
        B3 = B(3,:);
        B4 = B(4,:);
        
        % 16-QAM modulator
        % normalizing factor
        a = sqrt(1/10);
 
        % bit mapping
        tx = a*(-2*(B3-0.5).*(3-2*B4)-j*2*(B1-0.5).*(3-2*B2));
        
        % Noise variance
        N0 = 1/10^(SNR(aa)/10);
 
        % Send over Gaussian Link to the receiver
        rx = tx + sqrt(N0/2)*(randn(1,length(tx))+i*randn(1,length(tx)));
        
%---------------------------------------------------------------
 
        % 16-QAM demodulator at the Receiver
        a = 1/sqrt(10);
 
        B5 = imag(rx)<0;
        B6 = (imag(rx)<2*a) & (imag(rx)>-2*a);
        B7 = real(rx)<0;
        B8 = (real(rx)<2*a) & (real(rx)>-2*a);
up00541

三、仿真结论