基于matlab的QASK仿真.doc

基于matlab的QASK系统仿真摘要:本文根据当今现代通信技术的发展,对QASK信号的工作原理、产生、特点以及应用进行了分析。关键词:QASK 原理 应用 1 引言 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，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，现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。 通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程，对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性，有助于我们更好地研究通信系统性能。 本文首先介绍了通信系统仿真的基本内容，包括通信系统仿真的一般步骤、MATLAB中的一种可视化仿真工具Simulink以及S-函数的相关概念。 从理论上对通信系统进行深入细致的研究是非常必要的。本文对通信系统中的一些重要环节，包括信道、噪声、模拟信号的数字化传输、信道编码以及信号调制的原理、方法和过程进行了详细的阐述。 理论知识是用来指导具体实践的。本文在深刻理解通信系统理论的基础上，利用MATLAB强大的仿真功能，设计了许多具体的通信系统仿真模型。在仿真模型设计过程中，本文对模型设计的目的、具体的结构组成、仿真流程以及仿真结果都给出了具体详实的分析和说明。 最后，本文对所做的研究工作进行了总结，并且提出了今后的工作和研究方向。近年来,软件无线电作为解决通信体制兼容性问题的重要方法受到各方面的注意。它的中心思想是在通用的硬件平台上,用软件来实现各种功能,包括调制解调类型、数据格式、 通信协议等。通过软件的增加、修改或升级就可以实现新的功能,充分体现了体制的灵活性、 可扩展性等。其中高性能、高频谱效率的调制解调模块是移动通信系统的关键技术 ,它的软件化也是实现软件无线电的重要环节 。 2 QASK简介正交振幅键控是一种将两种调幅信号（2ask和2psk）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。 不同进制QASK的星座图正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。 QASK是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制、四进制、八进制、，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、个矢量端点。电平数m和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。3 原理 在QASK（正交幅度键控）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号相位调制和数字信号的PSK（相移键控）也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。 QASKQASK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（coswt和sinwt）上。这样与幅度调制（AM）相比，其频谱利用率将提高1倍。QASK是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信道比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，QASK最高已达到1024-QASK（1024个样点）。样点数目越多，其传输效率越高，例如具有16个样点的16-QASK信号，每个样点表示一种矢量状态，16-QASK有16态，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QASK中规定了16种载波和相位的组合，16-QASK的每个符号和周期传送4比特。 QASK调制器的原理是发送数据在比特/符号编码器（也就是串并转换器）内被分成两路，各为原来两路信号的1/2，然后分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。接收端完成相反过程，正交解调出两个相反码流，均衡器补偿由信道引起的失真，判决器识别复数信号并映射回原来的二进制信号。作为调制信号的输入二进制数据流经过串并变换后变成四路并行数据流。这四路数据两两结合，分别进入两个电平转换器，转换成两路4电平数据。例如，00转换成-3，01转换成-1，10转换成1，11转换成3。这两路4电平数据g1（t）和g2（t）分别对载波cos2fct和sin2fct进行调制，然后相加，即可得到16-QAM信号。 QASK采用QASK调制技术，信道带宽至少要等于码元速率，为了定时恢复，还需要另外的带宽，要增加15%左右。与其他调制技术相比，QASK编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。但QASK调制技术用于ADSL的主要问题是如何适应不同电话线路之间较大的性能差异。要取得较为理想的工作特性，QASK接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相应特性的输入信号用于解码，QASK接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真，因此采用QASK的ADSL系统的复杂性来自于它的自适应均衡器。 当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时，采用QASK的调制方式。因为QASK的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因此更大，所以能提供更好的传输性能。但是QASK星座点的幅度不是完全相同的，所以它的解调器需要能同时正确检测相位和幅度，不像PSK解调只需要检测相位，这增加了QASK解调器的复杂性。 4应用QASK分析仪QASK分析仪RF安装和维护的综合解决方案，用来测试有线电视系统上的DVB-C（有线数字视频广播）信号。它向工程师提供精确检验送至用户业务质量所需的测量功能。所有的测量都很容易接入，并以清楚的图形显示呈现测量结果。 应用： 前端设备安装和维护； 系统检验； 现场安装和维护； 调制器生产或验收测试； 在6MHz信道带宽中的OptJ91-调制测试； 测量能力； QQAM分析仪解调和精确测量经DVB-C系统运载的16，64或256QAM信号。它提供新的测量度量标准，这些标准对于表征信号和查找问题都是必须的。图形显示器、清楚的用户界面以及单键测量能力将有助于模拟有线电视工程师方便地转向数字电线电视。 QAM数字调制器QAM数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QASK数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。5、结语 随着通信事业的发展, 通信系统的设计也会越来越复杂,通过计算机的matlab仿真,可以大大地降低通信过程实验成本。正交幅度键控通过仿真,可以更好地了解系统的工作原理,而且为硬件的研制提供一定