1.課程設計目的

隨著現代通信技術的發展，特別是移動通信技術高速發展，頻帶利用率問題越來越被人們關注。在頻譜資源非常有限的今天，傳統通信系統的容量已經不能滿足當前用戶的要求。正交幅度調制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以其高頻譜利用率、高功率譜密度等優勢，成為寬帶無線接入和無線視頻通信的重要技術方案。

首先介紹了QAM調制解調原理，提出了一種基于MATLAB的16QAM系統調制解調方案，包括串并轉換，2-4電平轉換，抽樣判決，4-2電平轉換和并串轉換子系統的設計，對16QAM的星座圖和調制解調進行了仿真，并對系統性能進行了分析，進而證明16QAM調制技術的優越性。

2.課程設計要求

(1)設計一個16QAM調制與解調系統。

(2)設計程序時必須使得程序盡可能的簡單。

(3)利用MATLAB進行程序編寫并對系統進行仿真分析。

3.相關知識

隨著現代通信技術的發展，特別是移動通信技術高速發展，新的需求層出不窮，促使新的業務不斷產生，因而導致頻率資源越來越緊張。在有限的帶寬里要傳輸大量的多媒體數據，頻譜利用率成為當前至關重要的課題，由于具有高頻譜利用率、高功率譜密度等優勢，16QAM技術被廣泛應用于高速數據傳輸系統.在很多寬帶應用領域，比如數字電視廣播，Internet寬帶接入，QAM系統都得到了廣泛的應用。QAM也可用于數字調制。數字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM等調制方式。其中，16QAM和32QAM廣泛用于數字有線電視系統。當今國際市場上出現了采用16QAM調制技術的衛通調制解調器，如美國COMTECH EF DATA公司新推出的CDM-600。該衛通調制解調器支持速率高達20Mbps[1]。

無線通信技術的迅猛發展對數據傳輸速率、傳輸效率和頻帶利用率提出了更高的要求。選擇高效可行調制解調手段，對提高信號的有效性和可靠性起著至關重要的作用。由于QAM已經成為寬帶無線接入和無線視頻通信的重要技術方案。關于調制解調技術的仿真研究對于QAM理論研究和相關產品開發具有重要意義。

在簡單分析QAM原理的基礎上，以16QAM為例，提出了基MATLAB的16QAM編解碼系統仿真方案，設計了實際仿真模型。仿真結果和分析表明，提出的方案可行，為QAM通信系統性能的研究提供了一種行之有效的分析方法。本文旨在在熟悉QAM調制解調原理的基礎上，完成通信系統的設計并實現16QAM調試過程的MATLAB仿真。設計其中的各種實現模塊的參數，對整個系統進行仿真，并繪出各個模塊的輸出信號的波形，設計出16QAM調試過程中的串并轉換子系統，2-4電平轉換子系統，抽樣判決子系統，4-2電平轉換子系統及并串轉換子系統。在此基礎上， 對QAM調制的性能進行分析。

4.課程設計分析

4.1調制簡介

調制在通信系統中的作用至關重要。所謂調制，就是把信號轉換成適合在信道中傳輸的形式的一種過程。廣義的調制分為基帶調制和帶通調制(也稱載波調制)。載波調制，就是用調制信號去控制載波的參數的過程，即使載波的某一個或某幾個參數暗中啊調制信號的規律而變化。調制信號是指來自信源的消息信號(基帶信號)，這些信號可以是模擬的，也可以是數字的。未受調制的周期性震蕩信號稱為載波，它可以是正弦波，也可以使非正弦波(如周期性脈沖序列)。載波調制后稱為已調信號，它含有調制信號的全部特征。基帶信號對載波的調制是為了實現下列一個或多個目標：第一，在無線傳輸中，信號是以電磁波的形式通過天線輻射到空間的。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發射信號波長相比擬，而基帶信號包含的較低頻率分量的波長較長，只是天線過長而難以實現。但若通過調制，把基帶信號的頻譜搬至較高的載波頻率上，是已調信號的頻譜與信道的帶通特性相匹配，這樣就可以提高傳輸性能，以較小的發送功率與較短的天線來輻射電磁波。第二，把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現信道的多路復用，提高信道利用率。第三，擴展信號帶寬，提高系統抗干擾、抗衰落能力，還可實現傳輸帶寬與信噪比之間的互換。因此，調制對通信系統的有效性和可靠性有著很大的影響和作用。

解調(也稱檢波)則是調制的逆過程，其作用是將已調信號中的調制信號恢復出來。解調的方法可分為兩類：相干解調和非相干解調(包絡檢波)。相干解調時，為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調載波嚴格同步(同頻同相)的本地載波。本課題采用的是相干解調

4.2正交振幅調制系統

它是把2ASK和2PSK兩種調制結合起來的調制技術，使得帶寬得到雙倍擴展。QAM調制技術用兩路獨立的基帶信號對頻率相同、相位正交的兩個載波進行抑制載波雙邊帶調幅，并將已調信號加在一起進行傳輸。nQAM代表n個狀態的正交調幅，一般有二進制(4Q