基于SystemView的正交幅度调制16QAM仿真实验
基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究
基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究随着无线通信技术的不断发展，调制解调技术在数字通信中起着至关重要的作用。
其中，QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制方式是一种常用的调制技术，具有较高的数据传输速率和抗干扰能力。
为了更好地理解和研究QAM调制与解调技术，本文将基于SYSTEMVIEW软件进行仿真研究。
1.系统模型搭建首先，需要搭建QAM调制系统的仿真模型。
在SYSTEMVIEW软件中，可以使用信号源模块生成基带信号，然后通过QAM调制器模块将基带信号调制成QAM信号。
接收端则需要使用QAM解调器模块将接收到的QAM信号解调成基带信号，最后通过信号处理模块实现数据的处理和分析。
整个系统包括了调制器、解调器、信号处理器等多个部分，相互协作完成信号的传输和处理过程。
2.仿真参数设置在搭建系统模型之后，需要设置仿真参数以进行实验。
主要包括QAM调制方式（如16QAM、64QAM等）、信号源的参数设置（如频率、幅度等）、信道的噪声模型（如加性高斯白噪声）、仿真时间等。
通过调整这些参数，可以观察系统在不同条件下的性能表现，如误码率、信噪比等。
3.仿真实验分析进行实验时，可以观察QAM信号在调制和解调过程中的波形、频谱等特征，同时还可以通过误码率曲线、信噪比曲线等指标来评价系统的性能。
对于不同的QAM调制方式和信道条件，可以比较它们在传输效率和抗干扰能力上的区别，从而为实际应用提供参考。
4.优化与改进在仿真实验的基础上，还可以进一步对系统进行优化和改进。
例如，可以尝试不同的调制方式、信号处理算法、信道编解码方案等，以提高系统的性能和稳定性。
通过反复的仿真和实验，可以逐步完善QAM调制系统，使其更适合现代通信需求。
综上所述，基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究能够帮助我们更深入地理解这一调制技术的原理和应用，为无线通信领域的研究和发展提供有益的参考和支持。
通信系统仿真—16QAM
《通信系统仿真》课程设计16QAM调制解调模型及SystemView仿真16QAM正交幅度调制解调模型及System View仿真摘要：正交幅度调制（MQAM）是用两个正交的载波分别以幅度键控独立地传送两路数字信息的一种方式。
本文通过建立16QAM调制解调模型，从理论上解释16QAM的调制解调原理,并采用System View 软件进行仿真,对两种模型的仿真过程及结果进行分析。
关键词：16QAM；正交幅度调制；相干解调。
引言：单独使用幅度或相位携带信息时，不能最充分地利用信号平面，这点可以从矢量图中信号矢量端点的分布直观地观察到。
采用MASK调制时，矢量端点在一条轴上分布，采用MPSK调制时矢量端点在一个圆上分布。
随着M 增大，这些矢量端点之间的最小欧氏距离也随之减小。
为了充分利用信号平面，需要将矢量端点重新合理分配，这样就可以在不减少最小欧氏距离情况下增加信号矢量短点数目，提高频带利用率。
由此引出一种幅度与相位相结合的调制方式——QAM，即正交幅度调制。
一、QAM调制的原理。
QAM调制是利用正交载波对两路信号分别进行双边带抑制载波调幅形成的。
它利用两个已调载波信号在相同频带内的频谱正交特性，来实现两路并行的、独立的数字信息传输。
从星座图的角度来说，这种方式将幅度与相位参数结合起来，充分地利用整个信号平面，将矢量端点重新合理地分布；因此，可以在不减小各端点位置最小距离的情况下，增加信号矢量的端点数目，提高系统的抗干扰能力。
目前，正交幅度调制正得到日益广泛的应用，其中最常用的就是MQAM。
1、QAM调制的原理如图1—1所示：图1—1 QAM调制原理图2、QAM的解调原理如图1—2所示：图1—2 QAM解调原理图二、QAM调制解调在SystemView环境下的仿真。
1、QAM调制解调的仿真模型如图2—1所示：图2—1 QAM仿真模型图2、图中各图符的设置如表1所示，系统时间设置：采样点数为1024，采三、结果分析。
基于SystemView的16QAM调制解调系统的设计与仿真
2007年第12期，第40卷 通 信 技 术 Vol.40，No.12,2007 总第192期Communications Technology No.192,Totally基于SystemView的16QAM调制解调系统的设计与仿真吕海军①， 陈前斌①， 吴小平②（①重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065；②中国联通重庆分公司，重庆 400042）【摘 要】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。
文中介绍了QAM 调制解调原理，提出了一种基于SystemView的16QAM系统调制解调方案，对16QAM系统的星座图和误码率进行了仿真。
仿真结果证明该系统设计方案简易可行，对于QAM相关产品研发和QAM深入理论研究以及电子教学都具有一定的理论和实践指导意义。
【关键词】16 Quadrature Amplitude Modulation；原理；调制解调；SystemView；仿真【中图分类号】TN911 【文献标识码】B 【文章编号】1002-0802(2007)12-0113-03Design and Simulation of the 16QAM Modulation /Demodulation SystemBased on the SystemViewLV Hai-jun①， CHEN Qian-bin①， WU Xiao-Ping②(①Communications and Information Engineering Institute of Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065, China; ②Filiale of China Unicom, Chongqing 400042, China)【Abstract】Because of its multiple advantages, such as high frequency spectrum utilization ratio and high power spectrum density, etc, QAM (Quadrature Amplitude Modulation) has become the major choice scheme for wide band wireless access and wireless video communications. In this paper, the principle of QAM modulation /demodulation is described. Then, a simulation scheme for the 16QAM modulation /demodulation system based on the SystemView platform is proposed. Finally, simulation of the constellation chart and the BER(Bit Error Rate) chart of the 16QAM system is given. Simulation results indicate that this system design scheme is both simple and feasible, and is of ghidance to the development of related QAM products, including in-depth theory research and electronic teaching.【Key words】16QAM; principle; modulation /demodulation; systemView; simulation0 引言无线通信技术的迅猛发展对数据传输速率、传输效率和频带利用率提出了更高的要求。
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。
北邮通原软件实验报告16QAM
北邮通原软件实验报告16QAM.....实验一：16QAM调制与解调实验目的熟悉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。
强化SYSTEMVIEW软件的使用，增强对通信系统的理解。
实验原理16QAM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：属性类型参数设置0,2SourcePNseqAmp=1V；Rate=10Hz；Levels=4 4,13SourceSinusiodAmp=1V；Rate=100Hz12SourceGaussNoiseStdDev=0V;Mean=0V5,7,9,10Multipler——————3Adder——————17,18OperatorLinearSysButterworth,3Poles,fc=10Hz19,14,15Sink——————设置系统时间为20Sec（观察眼图），仿真频率1000Hz实验步骤按照实验所需模块连接图，连接各个模块设置各个模块的参数：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载频：频率设置为100Hz。
基于SystemView的正交幅度调制16QAM仿真实验
《通信软件》课程设计报告设计题目基于SystemView的正交幅度调制16QAM仿真实验指导教师职称姓名学号日期基于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。
16QAM调制系统仿真
16QAM 调制系统仿真1.QAM 简介正交幅度调制（QAM ，Quadrature Amplitude Modulation ）是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。
这两个载波通常是相位差为90度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。
这种调制方式因此而得名。
QAM 是一种振幅和相位联合键控。
MPSK 和MDPSK 等相移键控的带宽和功率方面都具有优势，即带宽占用小和比特噪声比要求低。
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 中，信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。
这种信号的一个码元可以表示为0()cos() (1)k k k s t A t kT t k Tωθ=+<≤+ （2—1） 式中：k=整数；k A 和k θ分别可以取多个离散值。
式（2—1）可以展开为00()cos cos sin sin k k k k k s t A t A tθωθω=- （2—2） 令 Xk = Akcos θk ， Yk = -Aksin θk则式（2—1）变为00()cos sin k k k s t X t Y t ωω=+ （2—3）k X 和k Y 也是可以取多个离散的变量。
从式（2—3）看出，()k s t 可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。
在式（2—1）中，若θk 值仅可以取π/4和-π/4，Ak 值仅可以取+A 和-A ，则此QAM 信号就成为QPSK 信号，如下图所示：所以，QPSK信号就是一种最简单的QAM信号。
有代表性的QAM信号是16进制的，记为16QAM，它的矢量图示于下图中：图中用黑点表示每个码元的位置，并且示出它是由两个正交矢量合成的。
类似地，有64QAM 和256QAM等QAM信号，它们总称为MQAM ，调制。
由于从其矢量图看像是星座，故又称星座调制。
基于SystemView的通信原理软件实验
通信原理实验报告题目：基于SystemView的通信原理软件实验实验一 低通抽样定理的验证1、 实验目的：1、 利用SystemView 模拟来验证低通抽样定理。
2、 熟悉SystemView 的基本操作，学会基本的分析方法。
2、 实验原理：奈奎斯特第一准则：∑∞-∞==+m s s T T m H )2(πω，sT πω≤||该式的物理意义是: 基带系统的传输特性沿ω轴平移sT mπ2),2,1,0( ±±=m 再相加起来，在区间),(ss T T ππ-叠加的结果为一条水平直线，即为一固定数值。
则理想低通信道的最高码元传输速率等于2W Baud 。
抽样定理是模拟信号数字化的理论基础，对上限频率为f H 的低通型信号，低通抽样定理要求抽样频率应满足： 其中，对于恒定频谱的冲激函数，通过低通滤波产生低通型信号，再进行低通抽样，最后滤波重建原始信号。
仿真分析时，三路信号的频率分别设为10Hz 、12Hz 和14Hz ，设置低通滤波器的上限频率为14Hz ，，低通抽样频率选为50Hz 。
3、 实验步骤：(一)设置“时间窗”参数：● 运行时间：Start Time: 0秒；Stop Time: 1.5秒； ● 采样频率：Sample Rate= 100Hz 。
(二)创建的仿真分析系统图：Hs f f 2≥(三)参数配置●信源：3组正弦，f1=10Hz.f2=12Hz.f3=14Hz●抽样：f= 50Hz●模拟低通滤波器：截止频率=50Hz●加法器：将3个信源信号叠加●乘法器：加入抽样●3个分析窗：三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号(四)运行并观察结果4、实验结果：运行后，获得的实验结果如下所示：分别为三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号5、实验分析与讨论：当抽样频率小于最高频率的2倍时，由于无法获得原信号一个周期内的完整信息，所以在对信号恢复的会产生误差，如图显示会将两个波峰相连，形成一个波峰，而丢失掉原信号的信息，无法无失真的恢复。
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《通信软件》课程设计报告
设计题目基于SystemView的正交幅度调
制16QAM仿真实验
指导教师职称
姓名
学号
日期
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
图标序号图标名称参数设置
0,1 基带信号：伪随
机序列Source:PN Seq Amp=1v Offset=0v Rate=50Hz Levels=4 Phase=0 deg
2,3,8,9 乘法器
4,10 载波：正弦波发
生器Source:PN Seq Amp=1v Freq=1000Hz Phase=0 deg Output0=Sine Output1=Cosine
5 加法器
11,12 模拟低通滤波
器Operator:Linear Sys Butterworth LowpassIIR 3 Poles Fc=275Hz Quant Bits=None Init Cndtn=Transient
6,7,13,14
,15,16,17
观察点：分析窗
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] /view/ad85ffd233d4b14e85246808.html
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院
课程设计评价记录
10。