基于Systemview的16QAM系统仿真设计与分析
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Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真资料
淮海工学院课程设计报告书课程名称：通信系统的计算机仿真设计题目：16QAM通信系统性能分析与MATLAB仿真系（院）：电子工程学院学期：2013-2014-2专业班级：姓名：学号：评语：成绩：签名：日期：基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真1绪论1.1 研究背景与研究意义应用MATLAB的编程方法和功能模块可以搭建各种仿真系统，还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。
许多新一代通信系统的系统级仿真程序出现在MATLAB软件的演示实例中，这使得学习的效率大为提高，对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和选取层面。
Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。
Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。
QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：正交振幅调制。
正交振幅调制，这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。
QAM是数字信号的一种调制方式，在调制过程中，同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。
正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。
正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。
1.2 课程设计的目的和任务随着现代通信技术的发展，特别是移动通信技术高速发展，频带利用率问题越来越被人们关注。
在频谱资源非常有限的今天，传统通信系统的容量已经不能满足当前用户的要求。
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。
首先介绍了QAM调制解调原理，提出了一种基于MATLAB的16QAM 系统调制解调方案，包括串并转换，2-4电平转换，抽样判决，4-2电平转换和并串转换子系统的设计，对16QAM的星座图和调制解调进行了仿真，并对系统性能进行了分析，进而证明16QAM调制技术的优越性。
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。
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仿真课程设计
基于systemview仿真课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握SystemView仿真基本原理和方法，培养学生运用SystemView进行系统设计和分析的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解SystemView软件的基本功能和操作界面。
（2）掌握SystemView中的信号处理基本模块及其功能。
（3）熟悉SystemView仿真的基本流程和技巧。
2.技能目标：（1）能够运用SystemView搭建简单的信号处理系统。
（2）能够对搭建的系统进行仿真分析，并获取相应的结果。
（3）能够根据仿真结果对系统性能进行分析和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对系统设计和分析的兴趣，提高学生的动手实践能力。
（2）培养学生团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下三个方面：1.SystemView软件的基本功能和操作界面：介绍SystemView的启动、界面布局、基本操作等。
2.SystemView中的信号处理基本模块及其功能：讲解信号发生器、滤波器、放大器等基本模块的功能和应用。
3.SystemView仿真的基本流程和技巧：包括系统搭建、参数设置、仿真运行、结果分析等环节。
三、教学方法为了达到课程目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解SystemView软件的基本功能、信号处理基本模块及其功能。
2.案例分析法：通过分析具体案例，让学生掌握SystemView仿真的基本流程和技巧。
3.实验法：让学生动手实践，搭建和仿真信号处理系统，提高学生的实际操作能力。
4.讨论法：学生进行分组讨论，培养学生团队合作精神和解决实际问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《SystemView仿真教程》2.参考书：《数字信号处理》、《系统仿真原理》等。
3.多媒体资料：SystemView软件教程视频、仿真案例视频等。
基于MATLAB高斯信道下的16QAM误码率分析的设计通信系统课程设计报告
目录引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2一、相关知识介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2(1)QAM调制解调原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3(2)QAM的解调和判决⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4二、设计内容及要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5(1)设计内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (5)(2)技术要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (5)(3)设计步骤及要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (5)三、程序流程图及设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯..⋯ . 5(1)程序流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯....⋯ . 5(2)设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5四、仿真结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯ . 7(1)信号接收图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ...⋯⋯⋯ .⋯ . 8(2)误码率曲线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. 8五、课程设计总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. 8六、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. 9附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10引言本次课程设的代码编写和仿真均基于Matlab 仿真软件。
Matlab 是矩阵实验室（ Matrix Laboratory ）的简称 , 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。
介绍了高斯信道下的16QAM误码率分析的设计方案，并着重介绍了各部分的设计思路及仿真。
整个设计配以误码率和信噪比的性能曲线图和信号接受图加以辅助说明。
设计共有三大组成部分：一是代码的编写及设计思路，本部分详细讲解了本次设计的理论实现，是关键部分；二是仿真结果及分析，这部分是为了分析设计是否合理，便于理；最后是对本次课程设计的总结。
一、相关知识介绍QAM是一种矢量调制，将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的 I 、Q 分量（对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（ cos wt 和 sin wt ）上。
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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）09-0018-02
1 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。
上支路单刀双掷开关电路的作用是当输入1时，输出Token27即幅度为2的信号，当输入0时输出Token26即幅度为-2的信号;下支路单刀双掷开关电路的作用是，当输入1时输出Token29即幅度为1的信号，当输入0时输出Token28即幅度为-1的信号，再将两路信号叠加即完成2-4进制转换。
I、Q两支路转换为4进制后，每个支路符号包含2bit信息，经过调制后叠加，每个符号包含4bit信息。
I、Q两支路调制后，即完成了16QAM调制。
展开16QAM信号，可清楚观测到4进制正负极性变化处对应的16QAM信号相位均发生了变化，4进制+3和-3处对应的16QAM信号幅度较大，+1和-1对应的16QAM信号幅度较小。
2.2 解调系统
解调系统采用锁相环恢复载波进行同步解调，锁相环子系统中Fm为通信库中调频器，频率值与调制载波频率相同设为5kHz。
锁相环恢复出的载波与16QAM信号相乘，经过贝塞尔低通滤波器滤除无用高频分量，经线性放大器后输入4-2转换子系统，将信息还原成二进制。
4-2转换子系统将-3、-1、1、3转换为2位二进制数据，其中-3映射成00、-1映射成01、1映射成10、3映射成11。
4-2转换子系统处理信号后，进入波形整形子系统消除信号干扰，然后将I支路进行并-串转换。
I支路信号与Q支路信号进行合并，并-串转换后即可恢复出基带信号。
解调恢复出的基带信号与输入端基带信号相比较可以看到，解调出的基带信号有0.012s延迟，波形与输入端基带信号一致，说明16QAM解调成功。
3 抗干扰性能分析
16QAM星座图中，16个信号点均匀分布在半径为R的圆中，16PSK的16个信号点则是均匀分布在半径为R的圆周上。
由于抗干扰能力与“最小信号距离”相关，在星座图中，两个信号点之间距离越大，在干扰使信号图像模糊的情况下，要分开两个信号点越容易。
16QAM星座均匀分布在整个平面中，但是16PSK均匀分布在圆上，16QAM两个信号点之间的距离小于16PSK，因此16QAM调制系统的抗干扰性能优于16PSK调制系统。
4 结语
16QAM应用广泛，调制系统仿真设计中采用并-串转换和2-4转换子系统有效提升了调制效率;解调系统锁相环有效恢复出了载波信号，串并转换和4-2转换子系统有效解决了解调所需，恢复出的基带信号与输入端的基带信号一致，充分验证了系统设计的正确性。
相同处理能力条件下，QAM调制方式较PSK调制方式设备更简单，能耗、维护费用更低，使得在以5G 为代表的移动通信系统中得到了广泛的应用。
参考文献
[1] 郑海伟.基于SystemView的256QAM信号调制与解调的仿真实现[J].电视技术，2008（7）：14-17.
[2] 吕海军.基于SystemView的16QAM调制解调系统的设计与仿真[J].通信技术，2007（12）：113-115.。