基于SystemView的正交幅度调制16QAM仿真实验

《通信软件》课程设计报告

基于SYSTEM VIEW 的正交幅度

调制16QAM仿真实验

XXXXXXXX 200X级X班 XXXXX XXXXXXX

指导老师 XXXX 讲师

摘要本文提出了在SystemView仿真环境下，实现正交幅度调制16QAM的调制解调仿真。QAM就是用两路数字信号分别对两个互相正交的同频载波进行同频调制，再将两个已调的双边带信号合成后进行传输。由于采用了幅度调制与解调，不但实现简单，而且在带宽和功率利用率上也最有效。

关键词SystemView 正交幅度调制解调

1.设计任务及主要技术指标和要求

根据所选的题目建立相应的数学模型。

在SystemView 仿真环境下，从各种功能库中选取，拖动可视化图符，组建系统，在信号源图符库，算子图符，函数图符库，信号接收器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符托到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。

设置，调整参数，实现系统模拟。

设置观察窗口，分析模拟数据和波形。

2.概述

由于通信信道受频道限制，多年来，人们不断探索提高频带利用率的措施，包括M 进制（M>2）调制方式的研究。一般说，多进制的AM和PM都能够在相同的频带内以更快的速率来传送信息。但是，M进制技术能够提高频带利用率是以其功率利用率为代价的。因为随着M值增加，信号空间图中的各点最小距离减小，相应的判决区也减小，因而，当信号受噪声干扰时，接收信号的错误率也增大了。振幅相位联合键控(APK)在M较大的情况下，不仅可以提高系统的频带利用率，而且还能获得较好的功率利用率，且设备组成也比较简单。选择信号的不同振幅，

不同相位，进行不同的组合安排，可获得各类APK信号。

QAM就是用两路数字信号分别对两个互相正交的同频载波进行同频调制，再将两个已调的双边带信号合成后进行传输。由于采用了幅度调制与解调，不但实现简单，而且在带宽和功率利用率上也最有效。但16QAM不属于恒定包络调制方式，因而不适用于具有非线性部件的信道。

3.工作原理

3.1 16QAM调制原理[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体制的推广，和2ASK相比，这种调制大的有点在于信息传输速率高。

正交幅度调制是利用多进制振幅键控(MASK)和正交载波调制相结合产生的。16进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。

16QAM第i个信号的表达式为：S i(t)=A i cos(w0t+Φi) i=1,2,……,16

16QAM的产生有两种方法：

(1)正交调幅法：它是用两路正交的4电平ASK信号迭加而成。

(2)复合相移法：它是用两路独立的4电平PSK信号迭加而成。

3.2 16QAM解调原理[1]

16QAM信号采取正交相干解调的方法解调，解调器首先对收到的16QAM信号进行正交相干解调，一路与cos w c t相乘，一路与sin w c t相乘。然后经过低通滤波器，低通滤波器LPF滤除乘法器产生的高频分量，获得有用信号。16QAM正交相干解调器如图所示：

图1 16QAM解调原理图

4.开发环境及其介绍

4.1 开发环境： SystemView

5.0

4.2 软件介绍[2]

(1)SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路和通信系

统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理，滤波器设计到复杂的通信系统等不同层的设计，仿真要求。

(2)SystemView借助大家熟悉的Windows窗口环境，以模块化合交互式

的界面，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。

(3)使用SystemView时，用户只关心项目的设计思想和过程，用鼠标点

击图标即可完成复杂通信系统的设计、仿真、测试，而不用花费太多的精力去通过编程来建立通信仿真模型。

4.3 SystemView的特点 :

（1）能仿真大量的应用系统开放友好的用户界面

（2）快速方便的动态系统设计与仿真

（3）在报告中方便的加入System View 的结论

（4）提供基于组织结构图方式的设计

（5）多速率系统和并行系统的设计

（6）完备的滤波器和线性系统设计

（7）先进的信号分析和数据块处理

（8）可扩展性

（9）完善的自我诊断能力

5.设计步骤及数据说明

5.1调制器设计

图2 16QAM调制器仿真设计图5.2解调器设计

图3 16QAM解调器仿真设计图

5.3系统及图符参数设置：

表(1) 系统及图符参数

5.4 运行时间设置

系统运行时间=1.5秒采样频率=20，000Hz

6.电路总体说明

图6-1 正交幅度调制16QAM调制解调原理框图

正交振幅调制的一般表达式为:

Y(t)=A m cosw c t+B m sinw c t 0≤t≤Ts

上式由两个相互正交的载波构成，每个载波被一组离散的振幅{A m}、{B m}所调制，故称这种调制方式为正交振幅调制。式中，Ts为码元宽度：m=1,2,3,……,M, M 为A m和B m的电平数。

图6-2 正交幅度调制16QAM仿真图

7.设计结果及其分析

7.1两路输入信号

本实验的输入信号为两个4ASK信号。

A i=+1,-1,+0.5,-0.5 i=1,2,3,4;

B i=+1,-1,+0.5,-0.5 i=1,2,3,4;

图7.1.1 输入信号(1)

图7.1.2 输入信号(2)

7.2已调信号

表达式：y(t)=A m cosw c t+B m sinw c t

图7.2 16QAM已调信号

7.3解调信号

图7.3.1 解调信号(1)

图7.3.2 解调信号(2)

分析：解调输出后波形与信号输入的波形基本保持一致，虽有一点延迟和失真的现象但并不影响实验的仿真效果。

8.小结(通过课程设计收获和心得)

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，通过课程设计我们能够比较系统的了解理论知识，把理论和实践相结合，并且用到生活当中。在做设计的过程中总会出现各种问题，在这种情况下我们都会努力寻求最佳路径解决问题，无形间提高了我们的动手，动脑能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。

通过课程设计也道了，我们平时所学的知识如果不加以实践的话等于纸上谈兵。课程设计主要是我们理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。我们还能从设计中检

验我们所学的理论知识到底有多少，巩固我们已经学会的，不断学习我们所遗漏的新知识，把这门课学的扎实。

通过此次课程设计，我学到16QAM通信系统的设计与仿真。通过仿真系统，能够深刻理解通信系统的原理和具体实现法案，而且通过实际课程设计，积累了宝贵的实践经验，掌握了SystemView仿真软件的操作。

在本次课程设计中得到XXX老师的精心指导，在此表示衷心的感谢！

参考文献

[1] 李建东、梯云、国扬.《移动通信》（第四版）.西安电子科技大学出版社 .2006年7月

[2] https://www.360docs.net/doc/519863936.html,/view/ad85ffd233d4b14e85246808.html

内蒙古师范大学计算机与信息工程学院

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