Matlab及Simulink 的QAM调制解调仿真

天津理工大学计算机与通信工程学院

通信工程专业设计说明书

基于Matlab/Simulink 的16QAM调制解调仿真设计与研究

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目 录

摘 要 ............................................................ 2 第一章 前 言 .................................................... 3 1.1 Matlab简介 ..................................................... 3 1.2 Matlab下的simulink简介 ........................................ 3 1.3 Simulink 与通信仿真.............................................4 第二章 16QAM ...................................................... 6 2.1 QAM介绍 ........................................................ 6 2.2 QAM调制解调原理 ................................................ 6 2.3 QAM调制解调框图 ................................................ 6 2.4 正交振幅调制系统 ............................................... 7 第三章 16QAM的Matlab仿真 ......................................... 9 3.1 Matlab仿真 ..................................................... 9 3.2 Matlab仿真结果 ................................................. 9 第四章 16QAM的Matlab-simulin仿真.................................13 4.1 simulink仿真框图...............................................13 4.2 simulink仿真参数设置...........................................13 4.3 simulink仿真结果...............................................16 4.4 16QAM通信系统性能分析..........................................18 第五章 结论.................................................... ... 19 参考文献 .......................................................... 20 附录 .............................................................. 21

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摘要

MATLAB（矩阵实验室）是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。数字调制具有3种基本方式：数字振幅调制、数字频率调制、数字相位调制，这3种数字调制方式都存在不足之处，如：频谱利用率低、抗多径抗衰弱能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等。

关键词：Matlab、simulink、调制、解调

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第一章 前言

1.1 Matlab简介

MATLAB（矩阵实验室）是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C，C++和FORTRAN）编写的程序。尽管MATLAB主要用于数值运算，但利用为数众多的附加工具箱（Toolbox）它也适合不同领域的应用，例如控制系统设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析等。另外还有一个配套软件包Simulink，提供了一个可视化开发环境，常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB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，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。

1.2 Matlab下的simulink简介

Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。所谓模型化图形输入是指Simulink提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），从而进行仿真与分析。 使用Simulink来建模、分析和仿真各种动态系统(包括连续系统、离散系统和混合系统)，将是一件非常轻松的事情。它提供的图形化的交互环境，只需用

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鼠标拖动的方法便能迅速地建立起系统框图模型，甚至不需要编写一行代码。利用Simulink进行系统的建模仿真，其最大的优点是易学、易用，并能依托MATLAB提供的丰富的仿真资源。

Simulink的功能：1. 交互式、图形化的建模环境。Simulink提供了丰富的模块库以帮助用户快速地建立动态系统模型。建模时只需使用鼠标拖放不同模块库中的系统模块并将它们连接起来。 2. 交互式的仿真环境。 Simulink框图提供了交互性很强的仿真环境，既可以通过下拉菜单执行仿真，也可以通过命令行进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行一大类仿真如蒙特卡罗仿真非常有用。 3. 专用模块库(Blocksets)。作为Simulink建模系统的补充，MathWorks公司还开发了专用功能块程序包，如DSP Blockset和Communication Blockset等。通过使用这些程序包用户可以迅速地对系统进行建模、仿真与分析。更重要的是用户还可以对系统模型进行代码生成，并将生成的代码下载到不同的目标机上。4. 提供了仿真库的扩充和定制机制。Simulink的开放式结构允许用户扩展仿真环境的功能：采用MATLAB、FORTRAN和C代码生成自定义模块库，并拥有自己的图标和界面。因此用户可以将使用FORTRAN或C编写的代码链接进来，或者购买使用第三方开发提供的模块库进行更高级的系统设计、仿真与分析。

Simulink具有以下特点：

1. 基于矩阵的数值计算 2. 高级编程语言 3. 图形与可视化

4. 工具箱提供面向具体应用领的功能 5. 丰富的数据 I/O 工具 6. 提供与其它高级语言的接口 7. 开放与可扩展的体系结构

1.3 Simulink与通信仿真

仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来推断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。

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