SystemView16进制正交振幅调制(16QAM)
北邮 通原软件实验报告 16QAM
实验一： 16QAM调制与解调一、实验目的1、熟悉16QAM信号的调制与解调，掌握SYSTEMVIEW软件中，观察眼图与星座图的方法。
2、强化SYSTEMVIEW软件的使用，增强对通信系统的理解。
二、实验原理1、16QAM16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式。
16QAM 调制原理方框图：图一16QAM调制框图16QAM解调原理方框图：图二16QAM解调框图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，这种体制的优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 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。
在这里我们使用第一种方法。
16QAM信号的星座图：图三16QAM星座图上图是16QAM的星座图，图中f1(t)和f2(t)是归一化的正交基函数。
各星座点等概出现。
星座图中最近的距离与解调误码率有很密切的关系。
上图中的最小距离是dmin=2。
16QAM的每个星座点对应4个比特。
哪个星座点代表哪4比特，叫做星座的比特映射。
通常采用格雷映射，其规则是：相邻的星座点只差一个比特。
实验所需模块连接图如下所示：图四模块连接图各个模块参数设置：元件编号属性类型参数设置0,2 Source PN seq Amp=1V；Rate=10Hz；Levels=4 4,13 Source Sinusiod Amp=1V；Rate=100Hz12 Source Gauss Noise Std Dev=0V;Mean=0V5,7,9,10 Multipler ——————3 Adder ——————17,18 Operator Linear Sys Butterworth,3Poles,fc=10Hz 19,14,15 Sink ——————设置系统时间为20Sec（观察眼图），仿真频率1000Hz三、实验步骤（1）按照实验所需模块连接图，连接各个模块（2）设置各个模块的参数：①信号源部分：PN序列发生器产生双极性NRZ序列，频率10HZ图五信号源设置示意图②载频：频率设置为100Hz。
基于systemview的16QAM调制解调系统
目录第一章绪论 (3)1．1 QAM简介 (3)1. 2 systemview软件介绍及特点 (3)第二章正交振幅调制 (5)2．1 MQAM信号的星座图 (5)2. 2 QAM的调制解调原理 (7)2. 3 QAM的误码率性能 (8)2. 4 QAM的改进方案 (9)第三章 SYSTEMVIEW概述 (10)3. 1 systemview基本模块库介绍 (10)第四章 16QAM调制解调系统实现与仿真 (12)4.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 (14)4.1.1 信号源部分 (14)4.1.2 串并转换模块 (15)4.1.3 2/4电平转换模块 (17)4.1.4 其余模块与调制部分的结果 (19)4.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 (22)4.2.1 相干解调 (22)4.2.2 4/2电平判决与毛刺消除仿真电路 (25)4.2.3 并串转换与最终解调结果对比 (30)第五章 16QAM抗噪声性能研究 (34)5.1 16QAM抗噪声性能的systemview仿真 (34)5.2 16QAM抗噪声性能的matlab仿真 (38)第六章结论与总结 (41)6.1 本设计总结 (41)6.2 对设计软件的不足与实验感想 (41)参考文献 (43)第一章绪论1.1 QAM简介在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。
近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。
正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。
在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。
过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。
QAM数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。
16QAM调制与解调
16QAM调制与解调一、实验目的1 掌握16QAM调制与解调原理。
2 掌握systemview仿真软件使用方法3 设计16QAM调制与解调仿真电路，观察同相支路、正交支路波形及16QAM 星座图。
二、仿真环境Windows98/2000/XPSystemView5.0三、16QAM调制解调原理方框图1．16QAM调制原理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，这种体制的优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。
这里采用正交调幅法。
16QAM正交调制的原理如下图1所示。
图1 16QAM 调制器图中串/并变换器将速率为R b 的二进制码元序列分为两路,速率为R b /2.2-4电平变换为R b /2的二进制码元序列变成速率为R S =R b /log 216的4个电平信号,4电平信号与正交载波相乘,完成正交调制,两路信号叠加后产生16QAM信号.在两路速率为R b /2的二进制码元序列中,经2-4电平变换器输出为4电平信号,即M=16.经4电平正交幅度调制和叠加后,输出16个信号状态,即16QAM. R S =R b /log 216=R B /4.2.16QAM 解调原理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t c ωcos 相乘，一路与t c ωsin 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，低通滤波器LPF 输出经抽样判决可恢复出电平信号。
16QAM 正交相干解调如图2所示。
16QAM调制解调系统设计的设计
资料《通信原理及系统课程设计》报告二○一一～二○一二学年第二学期学号091603048姓名张薇班级通信Q0941电子工程系设计任务书【设计题目】16QAM调制与解调系统的设计【设计目的】通过此综合设计，加深基本理论知识的理解，加强理论联系实际，增强动手能力，提高通信系统仿真的设计技能。
【设计内容】1.设计任务：利用所学通信知识，设计一个16QAM调制与解调系统，并用SystemVIEW进行仿真和分析，从而实现理论联系实际的作用。
2.基本要求：（1）用码元速率为19.2Kb/s的随机序列作为实验系统的信号源；（2）用频率为76.8kHz的正交信号作为实验系统的载波信号；（3）用9.6Kb/s的方波信号及其正交信号，作为抽样判决的时钟信号，抽样频率为384kHz；（4）保证串/并变换、并/串变换的正确性；（5）对完成的系统进行性能仿真，加入噪声电压，分析其输出性能。
【提交要求】1.打印设计报告，内容包括：（1）设计思路及设计方案；（1）系统的基本原理框图以及每一个模块的作用；（2）系统设计过程中，每一个用到的图符中主要参数的意义；（3）每一个用到的图符主要参数的设定和设定的依据；（4）仿真系统参数改变时，给仿真结果带来的影响（如高斯白噪声信道的信噪比增加，则误码率减小）；（5）仿真的结果（波形截图，总体分析评价等）。
2.仿真程序（需要加注释）。
目录一、设计思路 (5)二、总体方案设计 (5)1、调制方案 (5)2、解调方案 (6)三、总体电路图 (7)四、模块设计及主要参数设置 (7)1、串/并转换 (8)2、低通滤波 (8)3、抽样判决 (9)4、并/串转换 (10)五、仿真结果及分析 (11)1．仿真参数设置 (11)2、仿真结果 (12)3、仿真结果分析 (16)六、小结 (16)一、设计思路16QAM即16进制正交振幅调制，它是一种振幅/相位联合键控（APK)体制。
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。
16qam的误码率 -回复
16qam的误码率-回复16QAM是一种调制方式，它代表16-ary Quadrature Amplitude Modulation，即16进制正交幅度调制。
它是QAM族调制方案中的一员，有着高效的频谱利用率和较高的传输速率。
在通信领域中，误码率（Bit Error Rate，BER）是衡量数据传输设备性能的重要指标，下面将详细介绍16QAM的误码率计算方法及其相关性质。
一、16QAM的基本原理和特点：16QAM是一种基于相位和幅度两个维度调制的方法。
它将4个相位和4个幅度组合起来，共计16种传输符号。
每个符号代表一个特定的16进制数字，通过改变相位和幅度的组合方式，可以变换出不同的传输符号，实现数据的传输。
16QAM的特点是高效利用频谱，相比于其他调制方式如BPSK和QPSK，它能够在同样带宽下传输更多的数据。
二、16QAM的误码率计算方法：误码率是指在传输过程中出现的比特错误的概率。
对于16QAM而言，误码率的计算是基于信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）的。
SNR代表信号和噪声的比值，是衡量信号质量的重要指标。
误码率与SNR之间存在一定的关系，可以通过公式来计算。
16QAM的误码率计算公式如下：BER = 0.5 * erfc(sqrt(10^(SNR/10) * (1 + 1 / M)))其中，erfc表示余误差函数，SNR为信噪比，M为调制阶数。
在16QAM 中，M=16。
三、16QAM误码率与信噪比的关系：对于正交调制，误码率与信噪比之间呈反比关系。
也就是说，信噪比越高，误码率越低。
在16QAM中，由于存在16种传输符号，相邻符号之间的距离较短，容易造成误码，因此对于16QAM而言，要求更高的信噪比才能保证较低的误码率。
四、影响16QAM误码率的因素：1. 带宽：较大的带宽可提供更高的传输速率，减小误码率。
2. 噪声：噪声是主要的干扰源，增加噪声会使误码率增加。
16QAM
1
%% 进行调制 y = qammod(xsym,M); % 16-QAM.此处为方形星 座图 %% 发送的基带信号 ytx = y;
2
%% 信道 % 在AWGN信道传输信号 %% 比特到符号的映射 % 将向量x中的比特转换成k比特长的符号流 EbNo = 10; % 信噪比定义（In dB） snr = EbNo + 10*log10(k) - 10*log10(nsamp); xsym = bi2de(reshape(x,k,length(x)/k).','left-msb'); ynoisy = awgn(ytx,snr,'measured'); %加噪声 %% 接收信号 yrx = ynoisy;
• SystemView：用SystemView，可以构造各种复杂的模
拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统，用户在进行 系统设计时，只需从System View配置的图标库中调出有 关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿 真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统 的仿真分析结果。
3
16QAM产生方法
1
• 正交调幅法：两路正交的四电平振幅键控信 号叠加而成。 • 复合相位法：两路正交的四相位移相键控信 2 号叠加而成。 • 16进制正交调幅法是一种振幅调制和相位调 制相结合的调制方式，即用16进制数字基带 信号去控制去控制载波的振幅和相位。
3
16QAM调制原理
1
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速率为Rb的二进制码元序列经过串/并转换分为两路，再经 过２/４电平转换转换为四电平信号，这两路四电平信号分 别与正交载波相乘，完成正交调制，将两路信号叠加后产 3 生16QAM信号。
1
16qam高低阶调制_理论说明
16qam高低阶调制理论说明1. 引言1.1 概述16QAM（即16-Quadrature Amplitude Modulation）是一种常用的调制技术，广泛应用于无线通信系统、视频传输和数据传输领域。
通过将数据信号编码成特定的组合，16QAM能够在有限带宽内实现高效可靠的数据传输。
1.2 文章结构本文将首先介绍16QAM调制的基本原理，包括调制过程、信号空间图以及解调过程。
随后，我们将比较高低阶调制的优劣，并提供选择技术时的依据。
最后，我们将讨论16QAM在无线通信系统、视频传输和数据传输领域中的应用情况。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于16QAM高低阶调制的全面理论说明。
通过深入了解这种调制技术及其应用领域，读者可以更好地了解其优势和限制，并且能够根据实际需求做出合理选择。
以上为“1. 引言”部分内容说明，请准备好下一部分“2. 16QAM调制理论”的撰写。
2. 16QAM调制理论：2.1 调制原理：16QAM调制是一种基于正交振幅调制（QAM）的调制技术。
它将原始数据流分为两个独立的组，并在每个组中使用4种不同的相位和4种不同的振幅级别。
这样每个符号可以代表4位比特，总共有16种不同的可能符号。
具体而言，16QAM调制按照二进制位将输入比特串以组为单位进行排列，然后再映射到复数域中形成复数信号点。
每个信号点表示一个特定的组合符号。
其中，信号空间被划分为不同的象限，每个象限代表一种相位和振幅组合。
2.2 信号空间图：通过绘制16QAM调制后的信号点，我们可以得到信号空间图。
在该图中，横轴和纵轴分别表示实部和虚部。
由于16QAM每个符号代表4比特信息，所以在信号空间图中会有16个离散的点。
这些点呈现出正方形格状分布，并且连接了各个象限。
2.3 解调过程：解调过程是16QAM调制系统中将接收到的信号点映射回原始数据流的过程。
首先，接收到的信号经过采样和量化处理后，被映射到离散的信号点上。
然后通过判断每个信号点所在的象限，并根据参考点的位置计算得到对应的二进制比特串。
基于Systemview的16QAM系统仿真设计与分析
基于Systemview的16QAM系统仿真设计与分析作者：杨波来源：《数字技术与应用》2020年第09期摘要：正交幅度调制是一种矢量调制技术，同时利用载波的幅度和相位来传输基带信号信息。
因其在一定条件下可实现更高的频带利用率，抗噪声能力强且实现技术简单而广泛应用于有线电视、卫星通信、移动通信等系统中[1]。
关键词：正交幅度调制;频带利用率;抗噪声能力中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）09-0018-021 16QAM调制解调原理16QAM的调制思想是通过串-并转换电路先将信息速率为Rb的高速数据流分成两路速率为0.5Rb的低速数据流，经2-4電平转换与相互正交的载波信号进行调制后叠加而成[2]。
16QAM信号叠加高斯噪声后，经解调后通过低通滤波器滤除无用信号，再经门限判决4-2电平转换电路后，经并-串转换电路还原基带信号。
16QAM调制解调框图如图1所示。
2 系统仿真与分析为便于观察分析，系统时钟设为1MHz，16QAM调制解调仿真电路如图2所示。
2.1 调制系统参数设置将基带信号Token0频率设为1kHz，脉冲宽度0.5ms。
伪随机序列生成器Token1寄存器长度设为10，寄存器抽头为3-10。
串-并转换子系统中，用Token3产生时钟信号控制两个D触发器Token12与Token6交替传输Token5输入的串行信号，转换成I、Q两路并行信号。
从仿真波形来看，基带信号波形前20ms数据为11011 11000 01000 10100，I、Q两支路信号信息速率降低为基带信号的一半，由于信号处理延时影响，I、Q两支路信号前均有0码出现。
经波形分析，前20ms I支路信号数据为10110 00000;Q支路信号数据为11100 10110，可以看出基带信号奇数位传输给了I支路，偶数位传输给了Q支路。
串-并转换电路虽能降低信息速率便于调制，但是还是不能满足高速率传输需求，需再将两路信号分别进行2-4进制转换，进一步降低信息速率，与串-并转换子系统相比，2-4转换子系统将两路D触发器输出的信号分别通过了两个单刀双掷开关电路。
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例十：16进制正交振幅调制（16QAM ）
一、实验原理
在系统带宽一定的条件下，多进制调制的信息传输速率比二进制高。
也就是说，多进制调制系统的频带利用率高。
但是，多进制调制系统频带利用率的提高是通过牺牲功率利用率来换取的。
因为随着M 值的增加，在信号空间中各信号点间的最小距离减小，相应的信号判决区域也随之减小。
因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接收信号错误概率也将随之增大。
振幅相位联合键控（APK ）方式就是为了克服上述问题而提出来的。
在这种调制方式下，当M 值较大时，可以获得较好的功率利用率。
16进制的正交振幅调制（16QAM ），就是一种振幅相位联合键控信号。
所谓的正交调制（QAM ）就是用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号在同一带宽内频谱的正交性来实现两路并行的数字信息的传输。
16QAM 系统方框图为：
1．调制部分
16QAM 的产生有两种方法：
（1）正交调幅法：它是用两路正交的四电平振幅键控信号叠加而成。
（2）复合相移法：它是用两路独立的四相移相键控信号叠加而成。
本实验采用正交调幅法。
实验中省略了串并变换和并串变换部分，而用两路独立的四电平基带信号代替。
× 载波 提取 × t c ωcos t c ωsin 串/并 转 换 2－4 电平转换
2－4 电平转换
二进制 输 入 × Σ × 低通 低通 并/串 转 换 二进制 输 出 图2.10.1 16QAM 调制解调系统组成
图2.10.2 16QAM 系统仿真电路
参数设置
Token0、1：信号发生器—PN码序列（Amplitude=1，Rate=50Hz，No.Levels=4）
Token6、10：信号发生器—正弦载波（Amplitude=1，frequency=1000Hz，phase=0）Token9：高斯噪声发生器
Token13、14：模拟低通滤波器（截止频率=225Hz）
1．运行时间的设置
运行时间=1.5秒采样频率：10000赫兹
2．运行系统
在System View系统窗内运行电路，观察各信号接收器的波形。
在Token2处观察到的一路四元基带信号波形为：
16QAM调制波形
对应Token2的解调波形
解调信号眼图
信号星云图
绘制星云图的方法为：
在分析窗中单击
按钮，弹出如下图所示的对话框选择其中的Style 项，
再选择Scatter Plot 。
在“Select one window from each list ”列表框中分别选择“w15”和“w16”，如图所示。
单击OK 。
若星云图中不满十六个点可适当延长系统的运行时间，以达到满意的效果。
图2.10.3 接收计算器对话框。