1、MQAM是一种基本的相位幅度联合调制方式。研究这种基本的数字调制信号的性能可以帮助学生理解数字通信的基本特点。本次课程设计，学生可以自己选择符合要求的技术，如信道纠错编码可以是分组码或者卷积码，M必须选择数字8、16、32、64、128、256中的至少3个，以分析各种M下的QAM系统性能。应用Matlab进行仿真，仿真采用蒙特卡罗模型。仿真基本框图是：信号源信道调制解调性能分析编码译码其中：信号源：基本的二进制数据流。信道编码：可以选择分组码、卷积码等。调制：MQAM，M必须选择数字8、16、32、64、128、256中的至少3个。在调制前使用格雷码进行映射。信道：信号经过调制以后，通过信道。
2、信道可以选择高斯加性白噪声信道、二进制对称信道、多径瑞利（Rayleigh）衰落信道、莱斯（Rician）衰落信道等。设置不同的信道信噪比，对系统进行仿真，分析不同信噪比情况下的系统性能。解调：根据调制方式，选择对应的解调方式。译码：根据信道编码方式，选择对应的信道解码方式。性能分析：信号经过调制、信道、解调过程。在接收端，将得到的数据与原始信号源数据比较，得到在特定信噪比下的误码率。改变系统信噪比，从而得到系统的误码率曲线图。五、设计过程：1.仿真模型（1）根据选择的调制信号形式，确定仿真框图。（2）设置模型中各模块的具体参数。2.软件设计编写M文件。在程序中，依次改变信噪比，得到在特定信噪
3、比下的误码率。信噪比范围是可以是-10dB20dB之间，步长为2dB。根据得到的误码率数据，绘出误码率信噪比曲线图。3.仿真调试在完成设计草案后可进行仿真，并对所设计的系统进行修改。并同理论数据进行比较。要求完成：1、选择一种具体的数字调制方式。2、结合具体数字调制方式，分别选择三种MQAM进行系统仿真。3、绘出没有信道编码情况下的数字调制系统误码率信噪比曲线图。4、绘出有信道编码情况下的数字调制系统误码率信噪比曲线图。5、对有和无信道编码情况下的系统误码率信噪比曲线图进行比较，并分析。六、设计提交的成果材料提交设计说明书一份，内含任务中涉及的各种仿真框图、参数数据、有关程序，仿真曲线图。并就
4、设计过程做出总结。七、教学时间安排根据课程大纲要求60学时计划，本设计安排如下：时间安排： 1719周（2011年1月6日2014年1月24日） 教学内容学时地点备注集中学习、布置任务05天教室授课1资料查阅、分析讨论，确定方案3.5天图书馆、实验室、教室设计系统仿真模型4天编程及调试3天实验室写设计报告2天图书馆、教室设计验收、总结1天选题要求：应该包含上述设计要求的全部步骤。作息时间：上午8：3011：30 下午2：004：30设计地点： 图书馆、电子系实验室、教室答疑地点： M-409八、成绩考核通信专业综合课程设计综合以下几个方面进行考核：1）、平时表现；2）、答辩及课题完成情况；3）
5、、说明书（设计报告）完成情况；参考分数比例：（1）平时表现：35分（2）答辩及课题完成情况：30分（3）设计报告：附：通信专业综合课程设计指导讲稿Modulating a Random Signal问题：二进制数据流通过一个包含基带调制、信道、解调的系统，计算误码率（BER）。下面是仿真过程中所遇到的问题和相应的函数。系统使用16-QAM （正教幅度） 和高斯（AWGN）信道l 产生随机二进制数据流 randintl 使用16-QAM调制 qammodl 加性高斯白噪声 awgnl 产生数据分布图 scatterplotl 使用16-QAM 解调 qamdemodl 计算误码率 biterr1
6、. 产生随机二进制数据流. 在MATLAB中，一般用向量（vector ）或者矩阵（matrix）来表示数据. 下面使用randint 函数产生一个列向量来表示数据流。数据流长度选择为30,000。注意：在MATLAB 中并没有严格的时间概念。下面的代码还产生数据流中部分数据的柱状图。由于产生数据的随机性，一般你们每个人运行结果有可能不一样。注意使用 （:） 操作符来选择向量中的部分数据。% Define parameters.M = 16; % Size of signal constellationk = log2（M）; % Number of bits per symboln = 3e
7、4; % Number of bits to processnsamp = 1; % Oversampling ratex = randint（n,1）; % Random binary data stream% Plot first 40 bits in a stem plot.stem（x（1:40）,filled）;title（Random Bitsxlabel（Bit Index ylabel（Binary Value2. 准备调制. 准备使用qammod函数来进行 16-QAM 调制. 但是qammod接收的是015之间的整数，而不是4bits。因此在进行调制前必须对二进制数据进行处
8、理。使用MATLAB 中reshape函数，然后使用bi2de函数来转换4bits到一个整数。 % Bit-to-Symbol Mapping% Convert the bits in x into k-bit symbols.xsym = bi2de（reshape（x,k,length（x）/k）.,left-msb% Stem Plot of Symbols % Plot first 10 symbols in a stem plot.figure; % Create new figure window.stem（xsym（1:10）;Random SymbolsSymbol Index
9、Integer Value3. 进行16-QAM调制. % Modulation % Modulate using 16-QAM.y = qammod（xsym,M）;结果是有个复向量，是16点QAM星座图中的一个。下面的出现会绘出星座图。To learn more about modulation functions, see Modulation. Also, note that the qammod function does not apply any pulse shaping. To extend this example to use pulse shaping, see Pul
10、se Shaping Using a Raised Cosine Filter. For an example that uses rectangular pulse shaping with PSK modulation, see basicsimdemo.4. 加入高斯白噪声。使用awgn 函数。比特能量和噪声的功率谱比值Eb/N0定为10 dB.% Transmitted Signalytx = y;% Send signal over an AWGN channel.EbNo = 10; % In dBsnr = EbNo + 10*log10（k） - 10*log10（nsamp）
11、;ynoisy = awgn（ytx,snr,measured% Received Signalyrx = ynoisy;5. 产生分布图. 使用scatterplot 函数来显示接收信号，并显示噪声对信号分布的影响。图中，行坐标为信号的同相位分量（n-phase component），纵坐标为正交分量% Scatter Plot% Create scatter plot of noisy signal and transmitted% signal on the same axes.h = scatterplot（yrx（1:nsamp*5e3）,nsamp,0,g.hold on;scat
12、terplot（ytx（1:5e3）,1,0,k*,h）;Received Signallegend（Signal Constellationaxis（-5 5 -5 5）; % Set axis ranges.hold off;6. 16-QAM解调。% Demodulation% Demodulate signal using 16-QAM.zsym = qamdemod（yrx,M）;7. 把整数信号转换为二进制 ，使用 de2bi 函数以及reshape 函数% Symbol-to-Bit Mapping% Undo the bit-to-symbol mapping performe
13、d earlier.z = de2bi（zsym, % Convert integers to bits.% Convert z from a matrix to a vector.z = reshape（z.,prod（size（z）,1）;8. 计算系统BER。% BER Computation% Compare x and z to obtain the number of errors and% the bit error rate.number_of_errors,bit_error_rate = biterr（x,z）这些数值可以在MATLAB的命令窗口中显示出来。number_o
14、f_errors = 71bit_error_rate = 0.0024Plotting Signal Constellations上面的例子虽然表示了信号的坐标，但是并没有直接表示QAM的系统星座图应该是什么形式。下面的程序完成这项任务。 % Number of points in constellationintg = 0:M-1.; % Vector of integers between 0 and M-1pt = qammod（intg,M）; % Vector of all points in constellationscatterplot（pt）;3. 对上图中的点进行命名来反
15、映映射。也就是反映intg 和 pt之间的关系, 命名的显示坐标紧靠星座图点，但稍有点偏移以免重叠。 （dec2bin函数产生数字信号的二进制字符串，而de2bi 函数产生一个数字信号的二进制向量） % Include text annotations that number the points.text（real（pt）+0.1,imag（pt）,dec2bin（intg）;axis（-4 4 -4 4）; % Change axis so all labels fit in plot.检查这个图，可以发现： 0001和 0010是相邻的星座图点，它们之间的汉明距离为2。可以使用格雷码进行
16、处理，使得相邻星座图点的汉明距离为1。Gray-Coded 16-QAM Signal Constellation格雷码（又叫循环二进制码或反射二进制码）介绍 在数字系统中只能识别0和1，各种数据要转换为二进制代码才能进行处理，格雷码是一种无权码，采用绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可能，它的反射、自补特性使得求反非常方便。格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式，因为，自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但某些情况，例如从十进制的3转换成4时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很大的尖峰
17、电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它是一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不同，故通常又叫格雷反射码或循环码。下表为几种自然二进制码与格雷码的对照表： 十进制数 自然二进制数 格雷码 十进制数 自然二进制数 格雷码 0 0000 0000 8 1000 1100 1 0001 0001 9 1001 1101 2 0010 0011 10 1010 1111 3 0011 0010 11 1011 1110 4 0100
18、 0110 12 1100 1010 5 0101 0111 13 1101 1011 6 0110 0101 14 1110 1001 7 0111 0100 15 1111 1000static unsigned int DecimaltoGray（unsigned int x） return x（x1）; /以上代码实现了unsigned int型数据到格雷码的转换，最高可转换32位自然二进制码，超出32位将溢出。 static int DecimaltoGray（ int x）以上代码是用C实现了 int型数据到格雷码的转换，最高可转换31位自然二进制码，超出31位将溢出。% Modi
19、fied Plot, With Gray Codingmapping = 0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 8 9 11 10.intgray = mapping（intg+1）;pt = qammod（intgray,M）; % Plot the constellation.% Include text annotations that number the points.Incorporating Gray Coding1. 修改比特到符号的映射，对上面的例子的相关代码使用下面的代码代替：% Convert the bits in x into k-bit symbo
20、ls, using% Gray coding.% A. Define a vector for mapping bits to symbols using% Gray coding. The vector is specific to the arrangement% of points in a 16-QAM constellation.% B. Do ordinary binary-to-decimal mapping.% C. Map from binary coding to Gray coding.xsym = mapping（xsym+1）;2. 修改符号到比特的映射 使用下列代码
21、代替上面例子中相应的代码。% A. Define a vector that inverts the mapping operation.dummy demapping = sort（mapping）;%sort对mapping排序，排序结果存在dummy中，并把dummy中的数值在mapping中的索引给出，存在demapping中！% Initially, demapping has values between 1 and M.% Subtract 1 to obtain values between 0 and M-1.demapping = demapping - 1;% B. Ma
22、p between Gray and binary coding.zsym = demapping（zsym+1）;% C. Do ordinary decimal-to-binary mapping.Pulse Shaping Using a Raised Cosine Filter修改格雷码调制例子，使用平方根升余弦滤波器对基带信号滤波。1. 定义滤波器参数 在初始化阶段，使用下列代码替换过采样率nsamp：nsamp = 4;同时定义滤波器的阶数，滤波器的传输延迟，滚降系数等% Filter Definition% Define filter-related parameters.fil
23、torder = 40; % Filter orderdelay = filtorder/（nsamp*2）; % Group delay （# of input samples）rolloff = 0.25; % Rolloff factor of filter2. 产生一个平方根升余弦滤波器。% Create a square root raised cosine filter.rrcfilter = rcosine（1,nsamp,fir/sqrt,rolloff,delay）;% Plot impulse response. impz（rrcfilter,1）;3. 对调制信号进行滤波
24、。使用下列代码取代上例中相应的代码：% Upsample and apply square root raised cosine filter.ytx = rcosflt（y,1,nsamp,filter,rrcfilter）;% Create eye diagram for part of filtered signal.eyediagram（ytx（1:2000）,nsamp*2）;rcosflt 函数对调制信号进行过采样，过采样比例为nsamp下图是对滤波以后无噪信号的眼图，这张图可以表示脉冲成型滤波对信号的影响。这张图中可以明显看出存在码间干扰 （ISI） ，因为滤波器是严格平方根升余弦，而不是一个升余弦滤波器4. 接收信号的滤波% Filter received signal using square root raised cosine filter.yrx = rcosflt（ynoisy,1,nsamp,Fs/filteryrx = downsample（yrx,nsamp）; % Downsample.y
