基于matlab的正交振幅调制与解调
利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调综述
课程设计论文姓名：姜勇学院：机电与车辆工程学院专业：电子信息工程2班学号：1665090208安徽科技学院学年第学期《》课程···················装···············订················线···················专业级班姓名学号内容摘要：教师评语：利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调专业：电子信息工程（2）班姓名：姜勇学号：1665090208一、设计摘要：现代通信系统要求通信距离远、信道容量大、传输质量好。
在信号处理里面经常要用到调制与解调，而信号幅度调制与解调是最基本，也是经常用到的。
用AM调制与解调可以实现很多功能，制造出很多的电子产品。
本设计主要研究内容是利用MATLAB实现对正弦信)fπ=进行双边带幅度调制，载波信号频率为100Hz，在MATLAB中tsin((t40)显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。
并对已调信号解调，比较了解调后的信号与原信号的区别。
信号幅度调制与解调及MATLAB 中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现了对连续时间信号的可视化表示。
基于Matlab调制与解调的实现(DOC)
基于Matlab 调制与解调的实现一. 实验目的1. 熟悉Matlab 的使用2. 掌握幅度调制、角度调制及FSK 调制的基本原理3. 掌握解调的基本原理，并实现解调二. 实验原理，仿真及结果分析 AM 调制与解调1. 标准AM 波调制与解调的原理调制信号是只来来自信源的调制信号 （基带信号），这些信号可以是模拟的， 亦可以是数字的。
为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。
载波由高频信号源直接产生即可，然后经过 高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生， 二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。
设载波信号的表达式为C OS 「c t ，调制信号的表达式为m（t ）二A m COS ，m t ，则调幅信号的表达式为S AM （t ）二［A 。
m （t ）］cos 吐标准调幅波示意图从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调，又称为检波。
对于振幅调制 信号，解调就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。
解调是调制的逆过程。
可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调，让已调信号与本地恢复载波信号 相乘并通过低通滤波可获得解调信号。
2. matlab 仿真====================载=波信号===========================-►S AM (t)COgi C tm(t)A 0t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅f=6000; %载波信号频率wO=f*pi;Uc=AO*cos(wO*t); % 载波信号figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,Uc);title(' 载频信号波形');axis([0,0.01,-15,15]);subplot(2,1,2);Y1=fft(Uc); % 对载波信号进行傅里叶变换plot(abs(Y1));title(' 载波信号频谱');axis([5800,6200,0,1000000]);% ====================调制信号============================== t=-1:0.00001:1;A仁5; %调制信号振幅f=6000; %载波信号频率w0=f*pi;mes=A1*cos(0.001*w0*t); % 调制信号subplot(2,1,1);plot(t,mes);xlabel('t'),title(' 调制信号');subplot(2,1,2);Y2=fft(mes); % 对调制信号进行傅里叶变换plot(abs(Y2));title(' 调制信号频谱');axis([198000,202000,0,1000000]);X 1护询制倍弓频谧10 -------------------J ---------------- 1 ---------------- 1---------------- 1 -------------f] _________________ 1______________ I ______________ J_______________ ________________ I_______________ I ________________ I _______________1 98 1 986 1 99 1 995 .32 005 2 CH 2 153 02=======================/已信号========================= t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A仁5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi;m=0.15; % 调制度mes=A1*cos(0.001*w0*t); % 消调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((wO).*t); %AM 已调信号subplot(2,1,1);plot(t,Uam);grid on;title('AM 调制信号波形');subplot(2,1,2);Y3=fft(Uam); % 对AM已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y3)),grid;title('AM 调制信号频谱');axis([5950,6050,0,500000]);%=========================FR通滤波器======================= Ft=2000; % 采样频率fpts=[100 120]; % 通带边界频率fp=100Hz，阻带截止频率fs=120Hzmag=[1 0];dev=[0.01 0.05]; % 通带波动1%阻带波动5%[n 21,w n21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord 估计采用凯塞窗设计的FIR滤波器的参数b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta)); % 由firl 设计滤波器[h,w]=freqz(b21,1); % 得到频率响应plot(w/pi,abs(h));grid ontitle('FIR 低通滤波器');%=========================信号解调======================= t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A仁5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi;m=0.15; % 调制度k=0.5 ; %DSB 前面的系数mes=A1*cos(0.001*w0*t); % 调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((wO).*t); %AM 已调信号Dam=Uam.*cos(wO*t); % 对AM调制信号进行解调subplot(4,2,1);plot(t,Dam);title(' 滤波前AM解调信号波形');subplot(4,2,2);axis([187960,188040,0,200000]);Y5=fft(Dam); % 对AM解调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y5)),grid;title(' 滤波前AM解调信号频谱');subplot(4,2,3);plot(t,z21);title(' 滤波后的AM 解调信号波形'); T5=fft(z21); %求AM 信号的频谱subplot(4,2,4); plot(abs(T5)); title('滤波后的AM 解调信号频谱');axis([198000,202000,0,100000]);角度调制与解调角度调制是频率调制和相位调制的总称。
基于matlab的正交振幅调制与解调仿真分析文档
基于matlab的正交振幅调制与解调仿真分析文档it168文库文档会议文集图书全部 DOC PDF PPT XLS TXT我要上传当前已有1161330份文档首页分类浏览文集排行榜合作机构会议图书iPad客户端文库首页基于MATLAB的正交振幅调制与解调仿真分析.doc相关文档共94条,当前页显示 0-30基于MATLAB的正交振幅调制与解调仿真分析7>2013-03-19摘要:MATLAB由于其强大的功能而被广泛应用于很多工程技术领域,尤其在通信和信息处理领域更有其突出地位。
众所周知,在物理级的产品作出之前,先用MATLAB进行这种电子产品的输入输出以估计这种产品的性能好坏,从而可以看出什么地方需要从新设计,什么地方需要优化等来进一步提高系统的性能,因此,伴标签:QA 信号仿真 MATLAB 通信分类:网络通信-嵌入式开发贡献者:he97yuyu| 下载: 0次评分: 收藏到书房基于MATLAB的正交振幅调制与解调仿真分析2013-03-19摘要:MATLAB由于其强大的功能而被广泛应用于很多工程技术领域,尤其在通信和信息处理领域更有其突出地位。
众所周知,在物理级的产品作出之前,先用MATLAB进行这种电子产品的输入输出以估计这种产品的性能好坏,从而可以看出什么地方需要从新设计,什么地方需要优化等来进一步提高系统的性能,因此,伴标签:QA 信号仿真 MATLAB 通信分类:软件与测试-C/C++贡献者:OraBSD| 下载: 0次评分: 收藏到书房基于MATLAB模拟调制系统的仿真2013-03-20MATLAB模拟调制系统的仿真标签:调制系统 MATLAB分类:软件与测试调研报告贡献者:lo岁月静好ve| 下载: 0次评分: 收藏到书房MATLAB实现信号的调制与解调2012-07-20MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
基于Matlab振幅调制与解调及GUI界面设计
通信系统课程设计报告基于Matlab的振幅调制与解调院（系）：机电学院专业年级（班）：电信122学生：徐晗学号： XXXXXXXXXXXX 指导教师：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX完成时间： 2015-6-25摘要信号与模拟通信之间中心问题就是把载有消息的信息经系统加工处理后，送入信道进行传送，从而实现数据的相互传递，与此同时信号的调制在信号传输过程重要性不可忽略。
本系统基于MATLAB软件进行AM、DSB调制与解调程序设计，并用包络检波和同步检波分别实现已调信号的解调，绘制分析AM与DSB下调制信号、已调信号、解调信号的波形与频谱，最后通过GUI界面进行可调节控制显示。
关键词：Matlab；AM；DSB；调制与解调；GUI目录1 设计目的及要求 (1)1.1 目的 (1)1.2 题目与要求 (1)2理论基础 (1)2.1 AM调制与解调原理 (1)2.1.1 AM调制原理 (1)2.1.2 AM解调原理 (2)2.2 DSB调制与解调原理 (3)2.2.1 DSB调制原理 (3)2.2.2 DSB相干解调原理 (4)2.3 GUI简介 (4)3设计原理以及方案 (5)3.1 系统总体框图 (5)3.2 参数计算与设计 (5)3.2.1 基本信号参数 (5)3.2.1系数计算 (6)4实验结果与分析 (7)4.1 Matlab调制与解调波形、频谱观测 (7)4.1.1 单频调制信号 (7)4.1.2 多频调制信号 (9)4.2 GUI系统界面设计 (12)总结 (14)参考文献 (15)附录1 (16)附录2 (24)1 设计目的及要求1.1 目的通过对AM 和DSB调制与解调进行MATLAB程序设计，观察与分析相关信号时域、频域波形；深入理解AM与DSB调制与解调原理；掌握基于MATLAB 软件开发环境下仿真方法。
初步掌握GUI界面设计的流程及方法。
1.2 题目与要求本系统基于MATLAB软件进行AM、DSB调制与解调程序设计，并记录分析相关信号波形与频谱等参数，此外附加进行GUI界面设计。
课设 基于MATLAB的信号调制与解调
课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位：题 目: 基于MATLAB 的信号调制与解调 初始条件：1.MATLAB 软件2.信号处理的相关知识3.希尔伯特变换4.信号的常规幅度调制、单边带幅度调制以及双边带调制要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）已知某消息信号⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-≤≤=elset t t t t t m 03/23/23/01)(000以双边幅度调制（DSB-AM ）方式调制载波)2cos()(t f t c c π=，所得到的已调制信号记为)(t u ，设s t 15.00=，Hz f c 250=。
试比较消息信号与已调信号，并绘制它们的频谱。
（2）对（1）的DSB-AM 调制信号进行相干解调，并绘出信号的时频域曲线。
（3）对（1）中的信号进行单边带幅度调制（SSB-AM ）绘制信号的时频域曲线。
（4）对（1）中的信号进行常规幅度调制（AM ），给定调制指数8.0=a 绘制信号的时频域曲线。
时间安排：第12周：安排任务，分组第13-14周：设计仿真，撰写报告 第15周：完成设计，提交报告，答辩指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I 1常规双边带调制与解调 (1)1.1常规双边带调制 (1)1.2 常规双边带的解调 (2)2 抑制载波的双边带调幅与解调 (4)2.1 双边带幅度调制的基本原理 (4)2.2 DSB信号的解调 (5)2.2.1 相干解调的原理 (5)2.2.2 DSB信号解调 (5)3 单边带调制与解调................................................................................. 错误!未定义书签。
使用Matlab进行信号调制和解调技术
使用Matlab进行信号调制和解调技术信号调制和解调是通信系统中非常重要的环节，它们能够将原始信号转换为适合传输的调制信号，并在接收端将其恢复为原始信号。
Matlab是一种功能强大的工具，提供了丰富的信号处理函数和算法，可以方便地进行信号调制和解调的研究与实现。
本文将介绍如何使用Matlab进行信号调制和解调技术，并通过实例展示其在通信系统中的应用和效果。
一、调制技术概述调制技术是将需要传输的信息信号转换为载波信号的过程。
常见的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
调制的目的是将低频信号转换为高频信号，使得信号能够在较长距离传输，并能够通过信道传输到接收端。
在Matlab中，可以使用内置函数如ammod、fmmod和pmmod来实现不同的调制技术。
以幅度调制为例，可以使用ammod函数来实现。
下面给出一个简单的幅度调制实例。
```matlabfs = 1000; % 采样频率t = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间序列fc = 100; % 载波频率Ac = 1; % 载波幅度ym = sin(2*pi*10*t); % 原始信号ym_mod = ammod(ym, fc, fs, Ac); % 幅度调制```上述代码中，首先定义了采样频率fs、时间序列t、载波频率fc和载波幅度Ac。
然后，生成了一个原始信号ym，其中使用了sin函数生成了一个频率为10Hz的正弦波。
最后使用ammod函数对原始信号进行幅度调制，得到了调制后的信号ym_mod。
二、解调技术概述解调技术是将调制后的信号恢复为原始信号的过程。
解调技术主要包括幅度解调（AM）、频率解调（FM）和相位解调（PM）。
解调的目的是从调制信号中提取出原始信号，以实现信息的传输。
在Matlab中，可以使用内置函数如amdemod、fmdemod和pmdemod来实现不同的解调技术。
以幅度解调为例，可以使用amdemod函数来实现。
正交幅度调制(QAM)及解调Matlab仿真
正交幅度调制(QAM)及解调Matlab仿真实验目的：1.掌握QAM及解调原理与特性；2.了解星座图的原理及用途。
实验内容：1.编写MATLAB程序仿真QAM及相干解调；2.观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码上网关系；3.观察I、Q调制过程中信号的变化；4.观察星座图在不同噪声环境下的变化；5.分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。
仿真代码：function project(N,p)%N为待仿真序列的长度%p为产生1的概率%======================%首先产生随机二进制序列N=input('输入二进制序列的长度：N=');p=input('输入产生1的概率：');source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]);figure(1);stem(source);axis([1 N -1 2]);%对产生的二进制序列进行QAM调制[source1,source2]=Qam_modulation(source);%===============================%画出星座图figure(2);plot_astrology(source1,source2);%==============================%两路信号进行插值（8倍过采样）sig_insert1=insert_value(source1,8);sig_insert2=insert_value(source2,8);%================================%画出两路信号的波形图figure(3);plot_2way(sig_insert1,sig_insert2,length(sig_insert1),0.5);title('两路信号波形');%================================%通过低通滤波器[sig_rcos1,sig_rcos2]=rise_cos(sig_insert1,sig_insert2,0.25,2);%================================%画出两路信号信号波形图figure(4);plot_2way(sig_rcos2,sig_rcos2,length(sig_rcos1)/4,0.5);title('通过低通滤波器后两路信号波形图')hold onstem_2way(sig_insert1,sig_insert2,3,0.25,2,length(sig_rcos1)/4); %================================%将基带信号调制到高频上[t,sig_modulate]=modulate_to_high(sig_rcos1,sig_rcos2,0.25,2.5); figure(5);plot(t(1:500),sig_modulate(1:500));title('载波调制信号图');%================================%将滤波后的信号加入高斯噪声snr=10;[x1,x2]=generate_noise(sig_rcos1,sig_rcos2,snr);sig_noise1=x1';sig_noise2=x2';figure(6);plot_2way(sig_noise1,sig_noise2,length(sig_noise1)/4,0.5);title('加入高斯白噪声后的两路信号波形');%================================%经过匹配滤波器[sig_match1,sig_match2]=rise_cos(sig_noise1,sig_noise2,0.25,2); figure(7);plot_2way(sig_match1,sig_match2,length(sig_match1)/4,0.5); title('经过匹配滤波器后');%================================%采样[x1,x2]=pick_sig(sig_match1,sig_match2,8);sig_pick1=x1;sig_pick2=x2;%画出星座图figure(8)plot_astrology(sig_pick1,sig_pick2);%================================%解调signal=demodulate_sig(sig_pick1,sig_pick2);r=signal;%画出解调后的信号figure(9);stem(r);axis([1 N -1 2]);demodulate_sigfunction y=demodulate_sig(x1,x2)%解调xx1(find(x1>=2))=3;xx1(find((x1<2)&(x1>=0)))=1;xx1(find((x1>=-2)&(x1<0)))=-1;xx1(find(x1<-2))=-3;xx2(find(x2>=2))=3;xx2(find((x2<2)&(x2>=0)))=1;xx2(find((x2>=-2)&(x2<0)))=-1;xx2(find(x2<-2))=-3;temp1=zeros(1,length(xx1)*2);temp1(find(xx1==-1)*2)=1;temp1(find(xx1==1)*2-1)=1;temp1(find(xx1==1)*2)=1;temp1(find(xx1==3)*2-1)=1;temp2=zeros(1,length(xx2)*2);temp2(find(xx2==-1)*2)=1;temp2(find(xx2==1)*2-1)=1;temp2(find(xx2==1)*2)=1;temp2(find(xx2==3)*2-1)=1;n=length(temp1);for i=1:2:2*n-1y(i)=temp1((i+1)/2);y(i+1)=temp2((i+1)/2);endgenerate_noisefunction [y1,y2]=generate_noise(x1,x2,snr)snr1=snr+10*log10(4);ss=var(x1+i*x2,1);y=awgn([x1+j*x2],snr1+10*log10(ss/10),'measured'); y1=real(y);y2=imag(y);insert_valuefunction y=insert_value(x,ratio)%对两路信号进行插值y=zeros(1,ratio*length(x));a=1:ratio:length(y);y(a)=x;modulate_to_highfunction [t,y]=modulate_to_high(x1,x2,f,hf)yo1=zeros(1,length(x1)*hf/f*10);yo2=zeros(1,length(x1)*hf/f*10);n=1:length(yo1);yo1(n)=x1(floor((n-1)/(hf/f*10))+1);yo2(n)=x1(floor((n-1)/(hf/f*10))+1);t=(1:length(yo1))/hf*f/10;y=yo1.*cos(2*pi*hf*t)-yo2.*sin(2*pi*hf*t);pick_sigfunction [y1,y2]=pick_sig(x1,x2,ratio)%采样y1=x1(ratio*3*2+1:ratio:(length(x1)-ratio*3*2)); y2=x2(ratio*3*2+1:ratio:(length(x2)-ratio*3*2));plot_2wayfunction plot_2way(x1,x2,len,t)%绘制正交信号图subplot(2,1,2);plot((1:len)*t,x2(1:len));axis([0 len*t -4 4]);hold on;plot((1:len)*t,x2(1:len),'.','Color','red');hold off;xlabel('虚部信号');subplot(2,1,1);plot((1:len)*t,x1(1:len));axis([0 len*t -4 4]);hold onplot((1:len)*t,x1(1:len),'.','Color','red');xlabel('实部信号');hold offplot_astrologyfunction plot_astrology(a,b)%画出星座图subplot(1,1,1);plot(a,b,'+');axis([-5 5 -5 5]);line([-5,5],[0,0],'LineWidth',3,'Color','red'); line([0,0],[-5,5],'LineWidth',3,'Color','red'); title('QAM星座图');Qam_modulationfunction [yy1, yy2]=Qam_modulation(x) N=length(x);a=1:2:N;y1=x(a);y2=x(a+1);a=1:2:N/2;temp11=y1(a);temp12=y1(a+1);y11=temp11*2+temp12;temp21=y2(a);temp22=y2(a+1);y22=temp21*2+temp22;yy1(find(y11==0))=-3;yy1(find(y11==1))=-1;yy1(find(y11==3))=1;yy1(find(y11==2))=3;yy2(find(y22==0))=-3;yy2(find(y22==1))=-1;yy2(find(y22==3))=1;yy2(find(y22==2))=3;endrise_cosfunction [y1,y2]=rise_cos(x1,x2,fd,fs)%升余弦滤波[yf,tf]=rcosine(fd,fs,'fir/sqrt');[yo1,to1]=rcosflt(x1,fd,fs,'filter/Fs',yf); [yo2,to2]=rcosflt(x2,fd,fs,'filter/Fs',yf);y1=yo1;y2=yo2;stem_2wayfunction stem_2way(x1,x2,delay,fd,fs,len)subplot(2,1,1)hold onstem(((1:len)+fs/fd*3)/fs,x1(1:len));subplot(2,1,2)hold onstem(((1:len)+fs/fd*3)/fs,x2(1:len));实验结果：>> project输入二进制序列的长度：N=200输入产生1的概率：0.820406080100120140160180200-1-0.50.511.52-5-4-3-2-1012345-5-4-3-2-112345QAM 星座图020406080100120140160180200-4-224虚部信号020406080100120140160180200-4-224实部信号两路信号波形01020304050-4-224虚部信号01020304050-4-224实部信号通过低通滤波器后两路信号波形图00.51 1.52 2.53 3.54 4.55-0.01-0.008-0.006-0.004-0.0020.0020.0040.0060.0080.01载波调制信号图01020304050-4-224虚部信号01020304050-4-224实部信号加入高斯白噪声后的两路信号波形0102030405060-4-224虚部信号0102030405060-4-224实部信号经过匹配滤波器后-5-4-3-2-1012345-5-4-3-2-112345QAM 星座图20406080100120140160180200-1-0.50.511.52。
[信息与通信]基于matlab的多进制正交幅度调制系统的仿真终稿
![[信息与通信]基于matlab的多进制正交幅度调制系统的仿真终稿](https://img.taocdn.com/s3/m/4c1b251104a1b0717ed5dde2.png)
通信系统综合设计与实践题目基于Matlab的多进制正交幅度调制系统的仿真院（系）名称信院通信系专业名称通信工程学生姓名学生学号指导教师赵春雨2012年5月20日摘要 (I)1正交幅度调制解调原理 (1)1.1 正交幅度调制技术 (1)1.2 QAM调制解调原理 (4)1.2.1 QAM调制 (4)1.2.2 QAM的解调和判决 (5)1.3 QAM的误码率性能 (6)2 多进制正交幅度（M-QAM）调制及相干解调原理框图 (7)2.1 正交调制原理框图 (7)2.2 相干解调原理框图 (8)3 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 83.1 对系统进行分析与设计： (8)3.2 随机信号的生成 (9)3.3 星座图映射 (9)3.4 波形成形（平方根升余弦滤波器） (12)3.5 调制 (13)3.6 加入高斯白噪声之后解调 (14)3.7 误码率曲线 (17)3.8 16-QAM载波调制信号在AWGN信道下的性能 (17)4 仿真结果及分析 (19)5 结论与展望 (22)5.1 本文的重要贡献 (22)5.2 未来展望 (23)参考文献 (24)附录 (25)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使用。
由于信道资源越来越紧张，许多数据传输场合二进制数字调制已无法满足需要。
为了在有限信道带宽中高速率地传输数据，可以采用多进制(M进制，M>2)调制方式，MPSK则是经常使用的调制方式，由于MPSK的信号点分布在圆周上，没有最充分地利用信号平面，随着M值的增大，信号最小距离急剧减小，影响了信号的抗干扰能力。
MQAM称为多进制正交幅度调制，它是一种信号幅度与相位结合的数字调制方式，信号点不是限制在圆周上，而是均匀地分布在信号平面上，是一种最小信号距离最大化原则的典型运用，从而使得在同样M值和信号功率条件下，具有比MPSK更高的抗干扰能力。
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成绩课程设计报告
题目：基于MATLAB的正交振幅
调制与解调仿真
学生姓名：
学生学号：
系别：
专业：
届别：
指导教师：
电气信息工程学院制
2012年5月
基于MATLAB的正交振幅调制与解调仿真
学生：
指导老师：
电气信息工程学院
1课程设计的任务与要求
1.1课程设计的任务
本课程设计通过Matlab，Simulink软件来仿真正交振幅调制和解调，要求进一步理解QAM，并掌握Matlab，Simulink软件的使用。
1.2课程设计的要求
设计平台为Matlab集成环境，在Matlab，Simulink软件下输入仿真程序，运行该程序，观察波形前后的变化。
独立完成所有的设计。
1.3课程设计的研究基础
正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM ）是一种高效的数字调制解调方式，它在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高数据传输、卫星通信等领域被广泛使用。
在多进制键控体制中，相位键控的带宽和功率占用方面都具有优势，即带宽占用小和比特信噪比要求低。
因此，MPSK和MDPSK为人们所喜用。
但是，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，误码率难以保证。
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[1]。
正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM ）是一种振幅和相位联合键控。
正交振幅调制是二进制的PSK、四进制的QPSK调制的进一步推广，通过相位和振幅的联合控制，可以得到更高频谱效率的调制方式，从而可在限定的频带内传输更高速率的数据。
正交振幅调制（QAM）的一般表达式为
y(t)=
A cos c w t+m
B sin c w t 0≤t＜s T(1)
m
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｝所调制，
m
故称这种调制方式为正交振幅调制。
式中，
T为码元宽度；m=1,2,…,M,M为m A和m B
s
电平数。
正交振幅调制使用两路独立的基带对两个相互正交的同频载波拟制载波双边带条幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。
该调制方式通常有二进制QAM （4QAM ）、四进制(16QAM)、八进制(64QAM)、……，对应的空间信号适量端点分布图称为星座图，如下图所示，分别有4、16、64……个适量端点。
由图（1）可以看出，电平数m 和信号状态M 之间的关系。
对于4QAM ，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位适量均与4PSK 相同[2]。
a 4QAM 信号矢量图
b 16QAM 信号矢量图
c 64QAM 信号矢量图 图1 多进制信号矢量图
QAM 中的振幅m A 和m B 可以表示成： m
A
= m
A d
(2)
m
B
=
m
A e
(3)
式中，A 是固定的振幅，（m d ，m e ）由输入数据确定。
（m d ，m e ）决定了已调QAM 信号在信号中的坐标点。
2正交振幅调制与解调系统方案制定
2.1方案提出
针对正交振幅的调制与解调，可以使用Matlab和Simulink软件实现。
2.2 方案比较
Matlab程序可以实现该系统仿真，也能得到结果，但是不能够画出系统实现框图；Simulink软件既可以画出实现正交调制与解调的框图，也能得到实验波形[3]。
2.3方案论证
为了更好的理解正交振幅调制与解调，我们不仅要看到实验结果，还需要看到实验流程。
Simulink软件可以根据仿真结果，用户可以调整系统参数，观察分析仿真结果的变化，从而获得更加理想的仿真结果。
2.4 方案选择
选择Simulink软件来实现正交振幅调制与解调系统。
3 QAM系统方案设计
3.1各单元模块功能介绍及电路设计
3.2 系统整体电路图
QAM的调制如图（2）所示，在调制端，输入数据经过串/并变换之后分为两路，
A和m B。
为了抑制已调信号的带外辐射，m A 分别经过2电平到Ｌ电平的转换，形成
m
B还要经过预调制低通滤波器，才分别与相互正交的各路载波相乘，最后将两路信和
m
号相加就可以得到已调输出信号y(t)[4]。
图2 QAM调制框图
QAM信号采取正交相干解调的方法解调，模型如图（b）所示。
解调器首先对接收到的QAM信号进行正交相干解调。
低通滤波器LPF滤除乘法器产生的高频分量。
LPF 输出经抽样判决可恢复出电平信号，经过多电平判决和电平转换后可恢复出原始基带信号[5]。
图3 QAM解调框图
在接受端，输入信号与本地恢复的两个正交载波信号相乘以后，经过低通滤波器、多电平判决、L电平到2电平变换，在经过并/ 串变换就得到输出数据[6]。
对QAM而言，如何设计QAM信号的结构不仅会影响到已调信号的功率谱特性，而且影响已调信号的解调及其性能[7]。
常用的设计准则是在信号功率相同的条件下，选择信号空间中信号点之间距离最大的信号结构，当然还要考虑解调的复杂性[8]。
4 MATLAB系统仿真和调试
4.1 仿真软件介绍
Matlab是英文MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。
Matlab自1984年由MathWorks公司推向市场以来，历经20多年的发展和竞争，现在风靡世界。
可靠的数
值计算和符号计算功能，强大的绘图功能、简单易学的语言体系以及为数众多的应用工具箱是Matlab区别于其他科技应用软件的显著标志[9]。
Stimulink是Matlab的重要组成部分。
既适用于线性系统，也适用于非线性系统，既适用于连续系统，也适用于离散系统和连续与离散混合系统，既适用于定常系统，也适用于时变系统。
Stimulink模块库内容十分丰富，除包括输入信号源模块库(Source)、输出接收端模块库（Sinks）、连续系统模块库（Continuous）、离散系统模块库（Discrete）、数学运算模块库（Math Operations）等许多标准模块外，用户还可以自定义和创建模块[10]。
4.2 系统仿真实现
图4 正交振幅调制解调仿真电路图
图5 基带信号参数设置
图6 正交振幅调制模块参数设置图7 正交振幅解调模块参数设置
图8 基带信号功率谱密度图
4.3 系统测试
仿真结果如下图所示：
图9 基带信号和解调信号的波形
4.4 数据分析
图形说明：该图中，信号在通过QAM前后没有发生任何变化，因为这是在理想的环境中运行的，如果在该系统中加入噪声，如高斯白噪声，信号调制前后就会发生变化。
5 总结
5.1 设计小结
通过本次实验经过这一次的毕业设计，我学习并学会了使用应用软件Matlab，能够在该环境下进行简单的电路仿真。
基本上懂得了数字调制解调技术的发展状况，并对振幅调制解调原理有了更深一步的认识理解MQAM 的原理，知道了眼图、星座图、各个频谱的产生原理、误码性能测试和相关参数的设定。
在本次设计中，用到了word的绘图功能，以前只会用word弄些简单的文本，而现在使我对word的使用更熟练，更全面。
5.2 收获体会
毕业设计带给我了不少收获，从学习MATLAB 的使用，到仿真程序，程序刚开始的时候有不少错误，一些错误是由于粗心造成的，一些错误是由于对于原理理解上的偏差造成的。
这也让我明白了，做什么事情都要严谨，不可以有半点马虎。
同时此次课程设计也暴露出自己专业基础知识的很多不足。
5.3 展望
随着通信业迅速的发展，传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求，而可用频谱资源有限，也不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。
另外，人们已不能满足通信单一的语音服务，希望利用移动电话来进行多媒体信息的通信。
但由于图像通信比电话需要更大的容量。
高效可靠的数字传输系统对于数字通信系统的实现很重要，多进制QAM具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交振幅调制方式是一种很好的选择，相信未来会有更多的使用。
6参考文献
[1] 李建东，郭梯云，邬国扬著《移动通信》第四版出版社：西安电子科技大学出版社 2006，7
[2]樊昌信，曹丽娜著《通信原理》第六版出版社：国防工业出版社2011，1
[3] 刘卫国主编《MA TLAB程序设计与应用》第二版出版社：高等教育出版社2011，1
[4] 张辉，曹丽娜编著《现代通信原理与技术》出版社：西安电子科技大学出版社 2002
[5] 曹志刚，钱亚生著《现代通信原理》出版社：清华大学出版社 1992
[6] 王兴亮，达新宇著《数字通信原理与技术》第二版出版社：西安电子科技大学出版社 2004
[7] 桑林，郝建军，刘丹谱著《数字通信》出版社：北京邮电大学出版社
[8] 曹兴雯，刘乃安，陈健等著《高频电路原理与分析》出版社：西安电子科技大学出版社 2001
[9] 张圣勤著《MATLAB7.0实用教材》出版社：机械工业出版社 2006
[10] 邓华著《MATLAB通信仿真及应用实例详解》出版社：人民邮电出版社 2003。