发布时间 : 星期五 文章MQAM系统仿真及实现更新完毕开始阅读732384f0524de518974b7d09
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在通信系统中，高性能调制解调技术是保证高速数据传输的关键。随着移动通信领域中微蜂窝和微微蜂窝的出现，小区的半径越来越小，以致通信交换距离很短，收发机间的障碍较少。现在MQAM调制技术仍存在频繁的相位跳变问题，而相位跳变会产生较大的谐波分量，因此如果能够在保证QAM调制所需的相位区分度的前提下，尽量可能地减少或消除这种相位跳变就可以大大抑制谐波分量，从而进一步提高频谱利用率，高速QAM调制技术符合了这种条件，但是高速QAM调制解调的实现不仅需要稳定的高性能算法，而且还需要VLSI实现[2，11]。
同其它调制方式类似，MQAM通过载波某些参数的变化传输信息。在MQAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。MQAM技术已经被广泛应用于高清数字电视广播、宽带接入网技术及数字微波传输等宽带通信领域。美国、韩国和日本三个数字有线电视标准都采用了MQAM调制方式，如DVB-C；现代宽带接入技术中XDSL、LMDS、MMDS都采用了MQAM调制技术；星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。
MQAM调制技术类似于其他数字调制方式，可以用星座图来表示MQAM信号的发射集信号。可以用水平方向和垂直方向都等间距的正方网格来配置MQAM信号的星座点，当然这不是唯一的一种配置方式。通常用二进制来表示数字通信中的数据，所以在这种情况下星座点的个数一般都是2的幂。
如果在星座图的发射能量一直恒定的情况下来增加星座点的个数，这样就造成相邻星座点之间相隔的间距变小，即噪声容限变小，因此信号的误码率会提高。所以高阶信号的星座图可靠性比低阶信号的星座图要差。
人们主要研究的是围着怎样去降低数字信号的频带，提高抗多径衰落能力。数字微波传输LMDS、HFC网络也都采用了QAM调制方式。近几年来，随着数字技术的发展，现代CATV双向网、宽带接入网技术ADSL等也多采用MQAM调制方式[3]。
1．3 本文的内容安排
本文主要研究的是基于MATLAB的MQAM系统仿真及实现，研究对象将使用不同的M值如16,64和256。模拟信道将选择高斯白噪声信道和瑞丽衰落信道，将观察仿真的眼图误码率等结果，展现MQAM系统的抗噪声性能。
第1章将介绍MQAM技术发展的背景，国内外MQAM调制技术的发展现状和本论文的内容安排。
第2章将详细的介绍MQAM技术调制和解调的原理，并给出MQAM的调制和解调框
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图，分析MQAM系统差错性能，将MQAM系统与MPSK调制系统进行对比。
第3章将介绍MATLAB软件使用方法及，详细地介绍了M文件的编写方法和GUI用户图形界面设计步骤。对MQAM系统进行MATLAB实验仿真，得到了信号的眼图、星座图、误码率与比特率之间的关系曲线图和滤波器响应曲线图等实验结果，分析了MQAM调制解调系统的抗噪声性能。
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2 多进制正交幅度调制与解调的原理
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调制从本质上说就是把基带信号的频谱从低频搬迁到适合传输的频带。调制借助的手段是正弦载波，它的表达式如下式所示。
s(t)?Acos(?c??) (2.1) 调制就是把基带模拟信号加载在正弦载波的某些参数上，如振幅A，频率?c和相位?。分别对应的是调幅、调频和调相。调制还可以分为线性调制（幅度调制有AM调制，DSB调制,SSB调制和VSB调制等）和非线性调制（角度调制有FM调制和PM调制）：线性调制信号中基带信号的频谱的基本形状不变或只发生线性的变化，当然频谱的位置也要搬迁到载频处；非线性调制信号中基带信号中频谱形状要发生非线性的很大的扭曲和改变，频谱的位置也将会被搬迁到载频处。
调制在通信中有着十分重大的意义，日常生活中处处可见调制通信。例如，广播电视，移动通信和无绳电话等。调制的重要性：
调制是信道的要求，有些信道要求传输高频信号，低频信号会受到很大的衰减，不能通过，例如无线信道。
调制是天线尺寸的要求，为了高效地通过天线向无线信道内辐射信号能量，并从空中接收微弱的无线信号，信号的波长应该与天线的尺寸相匹配。调制可以把信号搬移到高频，减少信号的波长。
调制是频分复用的要求，各个用户的信号的频谱互不干扰，在接收方可以通过解调分离各个用户的信号。在当今的通信系统中，需要我们解决的困难不少，如果人们只拥有三种最基本的调制方法是不够的。再例如，无线蜂窝中的一个小区基站利用不同的载波传递不同的信号，不会相互干扰，也可以看作频分复用。总之，调制时采用频分复用方案的先决条件。
常见的数字调制与模拟调制类似，都属于正弦调制。但是，由于数字基带信号具有状态离散的特点，因而决定了数字调制与模拟调制的实现方法有所不同。一般来说，数字调制技术可以分成两类：一类是将数字基带信号作为模拟信号的特例，利用模拟调制技术实现数字调制，称为键控调制法；另一类则是利用数字基带信号离散取值的特点，控制开关电路，实现数字调制，称为键控调制法。
日常生活中常见的广播电视，各个电台或电视台使用的是同一个无线信道，之所
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以不会相互干扰，就是因为各个电台或电视台的信号被调制到不同的频带上，频谱不会交叠干扰。模拟调制法适合于调制速率不高的场合，而键控调制法一般用数字电路来实现，具有调制速度快，性能可靠，调制测试方便等优点，适合与高速数据传输，也适合于高速数据调制，因而在通信系统中得到广泛应用。
数字带通信号的解调方式通常分为：非相干解调，如图2.1所示，相干解调，如图2.2所示，相关解调。非相干解调具有最佳的抗噪声性能，是一种最佳解调方式，对应的接收机称为最佳接收机。根据实现的方法不同，相关解调又分为同步相关解调和匹配滤波器相关解调。
带通滤波器鉴频器/检波器低通滤波器S(t)m(t) 图2.1 相干解调
S(t)低通滤波器图2.2 非相干解调
m(t)
数字调制的基础是二进制幅度调制(2ASK)，二进制频移键控调制(2FSK)和二进制相移调制(2PSK)，但是以上的三种最基本的键控调制方式都有不足的地方。多年来人们不断设计出新的调制解调技术，就是为了解决这些问题。人们主要研究的是围着怎样去降低数字信号的频带，提高抗多径衰落能力。数字微波传输LMDS、HFC网络也都采用了MQAM调制方式。近几年来，随着数字技术的发展，现代CATV双向网、宽带接入网技术ADSL等也多采用MQAM调制方式。
当容量较大和距离较远的通信技术的发展，现在出现了新的问题，这个主要的问题就是主要是信道有带宽限制。人们最终研究出了多进制正交幅度调制(MQAM)就是可以满足在有限信道带快中传输的数字传输技术。
调制与解调技术是无线通信系统中的最重要的技术，通信系统的性能受调制与解调技术的影响非常大。因此在选择所用的调制方式是否合适时要考虑该调制方式是否适合所用的通信系统的特性。根据所输入的信号不同可以把调制技术分为模拟调制技术和数字调制技术两个方面，早期的模拟调制技术包括幅度调制(AM)、双边带幅度调