軟件無線電臺qam調(diào)制解調(diào)算法實現(xiàn)及仿真

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1、軟件無線電臺QAM調(diào)制解調(diào)算法實現(xiàn)與仿真摘要：本文論述了適用于數(shù)字微波系統(tǒng)的權(quán)數(shù)字正交幅度調(diào)制解調(diào)方式，并根據(jù)星座圖的形狀指出了16QAM，64QAM（星座圖為矩形）與32QAM，128QAM（星座圖為十字形）再調(diào)制與解調(diào)方法上的區(qū)別，最后用ADS（AdvancedDesignSystem）對16QAM，32QAM，64QAM，128QAM全數(shù)字調(diào)制與解調(diào)過程進行仿真，實驗證明，全數(shù)字正交幅度調(diào)制解調(diào)易于實現(xiàn)，且性能良好。關(guān)鍵詞：軟件無線電，QAM，調(diào)制解調(diào)，星座圖，誤碼率?1引言顧名思義，軟件無線電臺就是軟件控制的無線電收發(fā)信機，它的所有工作處理過程和工作參數(shù)都應(yīng)該是由軟件來定義和

2、控制，而不是像傳統(tǒng)無線電那樣由硬件來確定。從這個意義上來說，軟件無線電臺就是要將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于天線端的射頻（rf）信號處理，亦即將寬帶A/D和D/A變換器盡可能靠近天線端使用，而且其功能及各種工作參數(shù)都可以通過軟件來定義，所以，有人又將之稱作為軟件定義的無線電臺（sdr）。數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制何數(shù)字相位調(diào)制十?dāng)?shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)，然而，這3種數(shù)字調(diào)制方式都存在不足之處。如頻譜利用率低、抗多徑衰落能力差、功率譜衰減慢、帶外輻射嚴(yán)重等。為了改善這些不足，幾十年來人們不斷提出易些新的數(shù)字調(diào)治解調(diào)技術(shù)，以適應(yīng)各種通信系統(tǒng)的要求。其主要研究內(nèi)容圍繞減小信號帶寬以提高頻譜利用率，提高功率

3、利用以增強抗干擾性能等。正交幅度調(diào)制解調(diào)（quadratureamplitudemodulationanddemodulation）就是一種高效的數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式，他在中、大容量數(shù)字微波系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。單獨使用振幅何相位攜帶信息時，不能最充分利用信號平面，這可由矢量圖中信號矢量端點的分布直觀觀察到。多進制振幅調(diào)制時，矢量端點在一條軸上分布；多進制相位調(diào)制時，矢量點在一個圓上分布，這可能在不減小最小距離的情況下，增加信號的端點數(shù)?；谏鲜龈拍钜龅恼穹c相位結(jié)合的調(diào)制方式被稱為數(shù)字復(fù)合調(diào)制方式，一般的復(fù)合調(diào)制稱為幅相鍵控（APK），兩個正交載波幅

4、相鍵控稱為正交振幅調(diào)制（QAN）。它是2個已調(diào)正交載波信號的和。在電路實踐中，正交載波可用同相載波經(jīng)移相后得到，所以取負(fù)號。g(t)為系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)，取幅度為1，xk，yk分別表示所要傳輸?shù)亩范嚯婎l信號第k個碼元的值，ts是一個碼元的持續(xù)時間，c是載波角頻率。2調(diào)制原理在理想狀態(tài)下，M—QAM的M個載波狀態(tài)可以調(diào)制log2M個比特，如16QAM的載波狀態(tài)最多可調(diào)制一個4b的信號，也就是說M—QAM的頻譜利用率為log2Mb/s/Hz。目前星座圖里的樣點數(shù)，例如16QAM，確定QAM的類型，16個樣點表示這是16QAM信號，星座圖里每個樣點表示一種狀態(tài)。16QAM有16態(tài)，每位規(guī)

5、定16態(tài)中的一態(tài)。16QAM中規(guī)定了16種載波幅度和相位的組合，16QAM的每個符號或周期傳送4b。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接受到載波信號的幅度和相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。16QAM也是二維調(diào)制技術(shù)，在實現(xiàn)時也采用正交調(diào)幅的方式，某星座點在1坐標(biāo)上的投影取調(diào)制同相載波的幅度，在Q坐標(biāo)上的投影去調(diào)制正交載波的幅度，然后將兩個調(diào)幅信號相加就是所需的調(diào)相信號?？梢娦亲c數(shù)越大，在一個周期內(nèi)可傳送的數(shù)據(jù)比特數(shù)就越多，頻譜利用率就越高。16QAM，32QAM，64QAM，128QAM的頻譜利用率理論值分別為4，5，6，7（單位：b/s/Hz）。此處的頻譜利用率理論值是指當(dāng)傳輸信號的頻譜為理想低

6、通頻譜時所實現(xiàn)的頻譜效率，但在實際應(yīng)用中達不到這一理論效率，因為在實際應(yīng)用中傳輸信號通常采用升余玄滾降波形，它所實現(xiàn)的頻譜效率要比理論效率下降一個滾降系數(shù)a倍。16QAM，32QAM，64QAM，128QAM的星座圖：當(dāng)M=16或64時星座圖為矩形，二M=32或128時則為十字形。前者M為2的偶次方，即每個符號攜帶偶數(shù)個比特信息；后者M為2的奇次方，每個符號攜帶奇數(shù)個比特信息。每個符號可分解為X，Y兩個分量，常標(biāo)為同相分量和正交分量，即1，Q分量。2.1QAM正交振幅調(diào)制(QuadratureAmplitudeModulation)?QAM調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線

7、電視電纜傳輸。在美國，正交調(diào)幅通常用在地面微波鏈路，不用于國內(nèi)衛(wèi)星，歐洲的電纜數(shù)字電視采用QAM調(diào)制，而加拿大的衛(wèi)星是采用正交調(diào)幅。PSK只利用了載波的相位，它所有的星座點只能分布在半徑相同的圓周上。當(dāng)星座點較多時，星座點之間的最小距離就會很密，非常容易受到噪聲干擾的影響。調(diào)制技術(shù)的可靠性可由相鄰星座點之間的最小距離來衡量，最小距離越大，抵抗噪聲等干擾的能力越強，當(dāng)然前提是信號的平均功率相同。當(dāng)噪聲等干擾的幅度小于最小距離的1/2時，解調(diào)器不會錯判，即不會