基于systemview的16QAM调制解调系统方案

1、QAM调制解调技术目录第一章 绪论31. 1 QAM 简介31. 2 systemview软件介绍及特点3第二章正交振幅调制52. 1MQAM信号的星座图52. 2QAM的调制解调原理72. 3QAM的误码率性能82. 4QAM的改进方案9第三章SYSTEMVIEW概述 103. 1 systemview基本模块库介绍10第四章16QAM调制解调系统实现与仿真124. 116QAM调制模块的模型建立与仿真144.1.1信号源部分144.1.2串并转换模块154. 1. 3 2/4电平转换模块174.1.4其余模块与调制部分的结果194.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真224. 2. 1

2、相干解调224.2.2 4/2电平判决与毛刺消除仿真电路254.2.3并串转换与最终解调结果对比30第五章16QAM抗噪声性能研究345. 116QAM抗噪声性能的system view仿真345.2 16QAM抗噪声性能的mat lab仿真38第六章结论与总结416. 1本设计总结416.2 对设计软件的不足与实验感想41参考文献43QAM调制解调技术第一章 绪论1. 1 QAM简介在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着 通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率髙的数字调制方式已成为数字通信系 统设计、研究的主要目标之一。正交振幅调制QAM (Quadrature

3、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。在 移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。 过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。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QAH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

4、数字MMDS系统。 作为国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式之一，正交振幅调制 (QAM)在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一，随着微蜂窝 (Microcell)和微微蜂窝(Picocell)系统的出现，使得信道的传输特性发生 了很大变化，接收机和发射机之间通常具有很强的支达分量，以往在蜂窝系统中 不能应用的但频谱利用率很高的WAM已引起人们的重视，许多学者已对16QAM 及其它变型的QAM在PCN中的应用进行了广泛深入地研究。1. 2 systemview软件介绍及特点(1) SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路和通信系统的 设计、仿真，是一个强

5、有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、 滤波器设计到复杂的通信系统等不同层的设计、仿真要求。它基于 Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能 模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代 码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整QAM调制解调技术参数，方便地加入注释。（2）SystemView的库资源十分丰富，包括含若干图标的基本库（Hain Library ）及专业库（Optional Library）,基本库中包括多种信号源、 接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器等；专业库有通讯（Communicat

6、ion ） 逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）、射频/模 拟（RF/Analog）等；它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和 方案论证，尤其适合于无线、无绳、寻呼机、调制解调器、卫星通讯 等通信系统；并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析，及对各种 逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、放大器、RLC电路、运放电路 等）进行理论分析和失真分析。（3）使用SystemView时，用户只关心项目的设计思想和过程，用鼠标点击图 标即可完成复杂通信系统的设计、仿真、测试，而不用花费太多的精力 去通过编程来建立通信仿真模型。（4 ） System View能自动执行系统连接检查，给出连接错误信息或

7、尚悬空 的待连接端信息，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。这 个特点对用户系统的诊断是十分有效的。（5）System View的另一重要特点是它可以从各种不同角度、以不同方式， 按要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器各指标一如幅频特性（伯特图）、传递函数、根轨迹图等之间的转换。（6）在系统设计和仿真分析方面，System View还提供了一个真实而灵活 的窗口用以检查、分析系统波形。在窗口，可以通过鼠标方便地控制 部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外，分析窗中还带有一个功能 强大的“接收计算器”，可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分 析、滤波。System View还具有与外部文件

8、的接口，可直接获得并处 理输入/输出数据。提供了与编程语言VC+或仿真工具Mat lab的接 口，可以很方便的调用其函数。还具备与硬件设计的接口：与Xilinx 公司的软件Core Generator配套，可以将System View系统中的部 分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件；另外，System View还 有与DSP芯片设计的接口，可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯QAM调制解调技术片编程的C语言源代码。第二章 正交振幅调制数字调制具有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

9、侵、带外辐射严重等。为了改善这些不足，近几十年来人们不断提出 一些新的数字调制解调技术，以适应各种通信系统的要求。其主要研究容围绕着 减小信号带宽以提高信号频谱利用率；提高功率利用率以增强抗噪声性能；适应 各种随参信道以增强抗多径抗衰落能力等。例如，在恒参信道中，正交振幅调制 （QAM）方式具有高的频谱利用率，因此正交振幅调制（QAM）在卫星通信和有线 电视网络高速数据传输等领域得到广泛应用。所谓正交振幅调制是用两个独立的基带波形对两个互相正交的同频载波进 行抑制载波的双边带调制。在这种调制中，已调载波的振幅和相位都随两个独立 的基带信号变化。采用多进制正交振幅调制，可记为MQAM （M2）0

10、增大M可提 髙频率利用率，也即提高传输有效性。下面介绍MQAM的基本原理。21 MQAM信号的星座图MQAM信号表示式可写成SmqamQ)=icos Wcf + Br sin Wet)(2. 1. 1)Ai = +(2i-V)其中，Ai和Bi是振幅，表不为(2. 1.2)其中，i, j=12，L,当L二1时，是4QAH信号；当L二2时，是16QAM信号;当L=4时，是64QAM信号。选择正交的基本信号为0(/)=4(2. 1.3)QAM调制解调技术在信号空间中MQAM信号点(i,j=l,2,L)2丿(2. 1.4)图2. 1. 1是MQAM的星座图，这是一种矩形的MQAM星座图。M = 256

11、-r必= 123-一 严M = 64M=32 dl,大约超过1.64dB合理地比较两星座图的最小空间距离 应该是以平均功率相等为条件。可以证明，在平均功率相等条件下，16QAM的相 邻信号距离超过16PSK约4. 19dB。星座图中，两个信号点距离越大，在噪声干 扰使信号图模糊的情况下，要求分开两个可能信号点越容易办到。因此16QAM 方式抗噪声干扰能力优于16PSK0QAM调制解调技术160AM16PSK图2.1.2 16QAM和16PSK的星座图MQAM的星座图除正方形外，还有圆形、三角形、矩形、六角形等。星座图 的形式不同，信号点在空间距离也不同，误码性能也不同o MQAM和MPSK在相

12、同 信号点数时，功率谱相同，带宽均为基带信号带宽的2倍。2. 2QAM的调制解调原理MQAM的调制解调框图如图2. 2. 1所示。在发送端调制器中串/并变换使得信 息速率为Rb的输入二进制信号分成两个速率为Rb/2的二进制信号，2/L电平转 换将每个速率为Rb/2的二进制信号变为速率为Rb/ (21bL)的电平信号，然后 分别与两个正交载波相乘，再相加后即得MQAM信号。在接收端解调器中可以采 用正交的相干解调方法。接受到的信号分两路进入两个正交的载波的相干解调 器，再分别进入判决器形成L进制信号并输出二进制信号，最后经并/串变换后 得到基带信号。MQAM调制LPF多电平圳卓L到2电平 变换Q

13、AM调制解调技术MQAM的解调图2. 2.1 MQAM调制解调框图2.3 QAM的误码率性能矩形QAM信号星座最突出的优点就是容易产生PAM信号可直接 加到两个正交载波相位上，此外它们还便于解调。对于下的矩形信号星座图（k为偶数），QAM信号星座图与正交载波上 的两个PAM信号是等价的，这两个信号中的每一个上都有= 2 2个信号点。 因为相位正交分量上的信号能被相干判决极好的分离，所以易于通过PAM的误码 率确定QAM的误码率。M进制QAM系统正确判决的概率是唧式中Pj而是厢进制pam系统的误码率，该PAM系统具有等价QAM系统的每 一个正交信号中的一半平均功率。通过适当调整M进制PAM系统的

14、误码率，可得其中业是每个符号的平均信噪比。因此M进制QAI的误码率为匕P丽）2可以注意到，当k为偶数时，这个结果对情形时精确的，而当k为奇 数时，就找不到等价的进制PAM系统。如果使用最佳距离量度进行判决的 最佳判决器，可以求出任意kl误码率的严格上限QAM调制解调技术1_ 1_2CV(m-i)/v0其中N。是每比特的平均信噪比。2. 4 QAM的改进方案为了适应不同的需要，QAH有一些改进方案，如正交部分响应幅度调制 (MQPR)、非线性正交振幅调制(NLA-QAM)、叠加式正交振幅调制(SQAM)等， 还可以把QAM调制与信道编码技术结合起来设计，取得最优的可靠性和有效 性，这种技术称为网

15、格编码调制(TCM)。1. MQPR调制这是一种在多电平正交调制中，上下两支路的同相和正交基带信号都用部分 响应信号(通常采用第I类和第IV类部分响应)的调制方式。QPR与QAM相比， 在相同信息传输速率条件下，严格带宽受限的QPR优于QAMo2. NLA-QAM 调制QAM信号在进行传输之前，还要进行功率放大，而高效的功率放大是非线性 的功率放大器，故而需考虑非线性对QAM的特性没有明显的影响措施，这就是 NLA-QAM 调制。NLA-QAM信号的产生方法与QAM不相同，但解调的方法与QAM完全一样。3. SQAM调制QAM调制信号在码元转换时刻有相位跳变的时刻，旁瓣分量比连续相位的调 制信

16、号要髙。要改善QAM的频谱特性，应改善其基带波形以平滑码元转换时的相 位变化，SQAM就是从这个角度提出的。SQAM的基本脉冲波形是由两个宽度为TB的升余弦波形与一个宽度为2TB的 升余弦波形叠加而成。采用正交调制方式时，在下支路要延时TB/2,并且上下 两支路放大倍数相差60dB。SQAM信号的功率谱与QAM相比，旁瓣分量得到有效 地抑制。QAM调制解调技术第三章 SYSTEMVIEW概述3. 1 systemview基本模块库介绍3. 1. 1 systemview的基本模块库介绍信号源Pulse Train参数：1幅度2频率(HZ) 3脉冲宽度(秒)4偏置5相位 功能：产生具有设定幅度和

17、频率的周期性脉冲串，脉宽由设置决定。y(t) =+-A*PT(t) +Bias 有方波选项。髙斯噪声Gauss noise参数：1标准差或功率谱密度(W/Hz) 2均值 功能：产生一个具有髙斯分布的随机信号。正弦波Sinusoid参数：1幅度2频率3相位功能：产生一个正弦波：y(t)=Asin(2PIfct+*)算子库采样器Sampl参数：1采样速率2采样点时间宽度3采样时间偏差功能：按设定的采样率采样，输岀的结果是输入信号在采样宽度的线性组合。采样延迟Smple Delay参数：1延迟点数2初始化条件3图符属性(主动/被动)增益Gain参数：1单位选择2增益 功能：对输入信号进行放大。QAM

18、调制解调技术逻辑非Not参数：1门限2. True值3. False值 功能：对输入信号作逻辑非运算。d低通滤波器功能：将信号中的髙频分量滤除函数库幅 Limit参数：1.最大输入2.最大输出功能：y(t) =( 0UTnaA /INnJx(t), |x(t)|=Xsign(x(t),其它情况频率调制FM参数：1载波幅度A 2.频率fc 3.相位q 4调制增益G通信库IPN序列产生器PN Gen参数：1寄存器长度(最大33位)2种子3时钟门限4真假输出值5抽头项 功能：产生伪随机序列码。冒误码率测试器参数：1、BER实时值2、BER累计平均值3、错误总数功能：实现误码率测量逻辑库与AND参考型

19、号:通用参数：1输岀延时2输出真假值3阈值 功能：两个或两个以上的逻辑信号与操作。与非NAND参考型号：通用 参数：1输岀延时2 输出真假值3 阈值 功能：两个或两个以上的逻辑信号与非操作。QAM调制解调技术OR参考型号:通用参数：1输出延时2输出真假值3阈值 功能：两个或两个以上的逻辑信号或操作。b触发器FF-1)-1参考型号：7474参数：1输岀延时2 输出真假值3 阈值 功能：带置位、清零输入，上升沿触发的D触发器。单刀双掷开关SPDT参考型号：自定义 参数：1输岀延时2阈值功能：由数字信号控制的单刀双掷开关信号接收计算库分析 Analysis功能：SystemView的基本信号接收器。

20、该接收器平时无显示，必须进入系统分 析窗口才能观察和分析输出结果。以及其他器件:加法器功能：实现多路信号的加法m乘法器功能：实现多路信号的乘法第四章16QAM调制解调系统实现与仿真前面两章简单介绍了 16QAM的调制解调和SYSTEMVIEW的工作原理，下面本 文将用MATLAB数学软件中的SYSTEMVIEW模块实现16QAM调制、解调通信系统，并 进行仿真。由第二章MQAM的调制解调原理可以得出，16QAM的调制解调框图如下 所示：QAM调制解调技术图4.116QAM的调制解调框由图4.1可以知道，16QAM的调制解调原理比较简单，接下来，我们将通过调 制与解调两大模块来介绍SYSTEMV

21、IEW下16QAM的仿真结果，并且将对仿真结果作 出分析并对系统进行一定的优化，从而获得较好的系统模型。下页为本次仿真的 系统总体电路图：16qani调制与解调SrH1厂“r,尸生？厂- V1111 .r凰厚|阂画圍闔再图4.216QAM调制解调电路框图QAM调制解调技术4. 1 16QAM调制模块的模型建立与仿真通过对图4-1中16QAH调制原理框图的分析，16QAM个码元所携带的信息 为log2M即4bit,是一般基带数字调制(QPSK)码元携带信息量的2倍。而且16QAM 调制是由两路相互独立的信号进行调制，一个16QAM码元宽度是基础信号的2倍。 以下我将对系统仿真框图中的各模块进行简

22、单的介绍：4.1.1信号源部分lY1TIi本次仿真在信号源部分采用了伪随机序列发生器，本系统只对基带信元速率 设定为1000kbps,如果需要其他速率，只需将系统中的各个器件参数进行修改即 可。下面为信号进行调制的电路框图：Token 51 Farameters：Comm * PN GenReg Len - 10Taps = 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9- 10Seed = 123I串并转换128I I ZsI . 宇丄Threshold = 0True = 1False = -1II串并转换后 进行4进 制转换!1宇i:ElM :Token 50 Parameters： Sourc

23、e* Pulse Train Amp = 2 vFreq = 1e+3 KzPulseW = 500e6 sec Offset = -1 vPhase = 0 deg：IBrsblr：图4.3调制单元电路框图说明：信源t50为激励信号，其参数如图中所示，t51为伪随机序列发生器, 其参数也显示了出来。从t50中的频率和脉冲宽度可以看出伪随机序列的输出脉 冲宽度也就是码元周期为0. 001s,即pulsew*2=0. 001s。T64为串并转换模块，将信源分成两路输出。T96和tl28是2-4电平转换模块，该部分是将之前的两路信号再进行串并转换然后进行二四电平转换。QAM调制解调技术4. 1.2

24、串并转换模块由于系统仿真总框图涉及模块较多，为不失美观同时又能显的浅显易懂特将 串并转化作成一个单独子系统而嵌入总系统中。在这里，为了进行波形的说明， 我将系统时间设定的比较短，所以在观察波形的时候，比较容易进行分析，该子 系统部框图如下所示图4. 4串并转换模块由图可知，本子系统有一个输入端口和两个输出端口。1、t45为时钟序列，以双极性为脉冲序列，作为t47和t52的触发器时钟信号。 系统首先将输入的伪随机序列同时送入两个触发器的数据端端口。t48和 t53对触发器提供使能端及清零端的偏置。2、由于触发器的置数端和清零端都是低电平有效，所以设置正弦信号发生 器频率和相位都为0,并以余弦端输

25、出至两个端口端，这样触发器就能正 常工作。3、我们知道，触发器是在上升沿出现的时候输出数据，当一路信号送至t47 时，t45的脉冲处于下降沿时，经过t60的非门取反，对于t47就是上升沿, 从而将该信号经t47输出到t54,而此时该下降沿对于t52和t54都是没有 用的。4、当t45的脉冲处于上升沿时，将t61中的数据送至t52中，由于非门的作用， t47不再输出数据，所以第二个码元信号就从t52输出了。同时由于第一QAM调制解调技术次下降脉冲时，第一个码元信号处于t56的输入端，此时的脉冲对其有用， 从而将第一个码元从t54输出。总体而言，就是单数码元从t54输出，双 数码元从t52输出，所

26、以就实现了串行到并行的转换。5、实际运行中各路信号图形如下所示，图中从上往下依次是串行输入t55、并行输出1(156)和并行输出2 (t57)的波形。由图可以得出经串并转换之后，并行输出的每一路码元传输速率降为了原来的一半，这也正是实际运应中所要求的。和假设不同的是每一路输出信号前边都多了一个0码元单位，这是由于系统延时所造成的。当然这种延时对于后面各种性能的研究是不会造成影响的。图4. 5串并转换各路信号图分析：1、对于第一个信号，是串行信号，二进制信息为1，对于第二个信号，是并 行输出第一路，二进制信息为1，对于第三个信号，是并行输出第二路， 二进制信息为11，我们将第一路与第二路进行合并

27、可以得到合并后的信 息01，这与第一路的串行信息是对应的。可见串并转换成功。2、从得到的波形信息可以看出，并行信号的码元宽度是串行的两倍，这也是 实际中所需要的。当然，与实验电路中t45的脉冲设置也有关系T45的脉 冲宽度与信源码元宽度是一样的。从而在作为时钟信号的时候，可以将输QAM调制解调技术出的码元宽度提髙一倍。4.1.3 2/4电平转换模块对于2/4电平的转换，其实是将输入信号的4种状态(00,01,10,11)经过编码以后变为相应的4电平信号。这里我们选择的映射关系如下表所示：映射前数据电平/V00-301-1101113表4一12/4电平映射关系表根据以上映射关系，我们可以很容易的

28、找岀它们之间的一个数学关系。这 里输入信号为两路二进制信号，假设它们是ab,则在a=l时让它输出一个幅度为2 的信号，当a=0时输出幅度为-2的信号。同理当b=l是让它输出一个幅度为1的信 号，当b=0时输出幅度为-1的信号。如此一来便可以得到下面的结果：当 ab 二 00 时输出：y=-2 + 1=-3；ab=01时y二-2 + 1=-1；ab=10时y=2 + 1 =1；ab=ll时y=2 + 1 =3；由上所示我们可以得出：再设计2/4电平转换模块的时候，我们需要先将输 入信号再次进行串并转换，每路信号做一个简单的判决，再用一个相加模块便可实现2/4电平的转换功能。具体电路如下所示: 说

29、明：1、该电路部分是总图中的t96子系统的部详细结构。各个器件参数具体值可见图中所设置的。2、对于t67. t72. t74所组成的电路就是之前进行的串并转换电路。但要注意，此时t66的脉冲序列周期要变成原来的两倍，这是因为经过串并转换后，并行电路的码元宽度变成串行的两倍。3、t83、t86是单刀双掷开关。这里是利用了其在输入与门限值比较大小而输出QAM调制解调技术根据比较的不同选择不同的输入。其输入为inputl和input2,以及control threshold （控制端口）。在输入值比设定的门限值大时，输出为inputl的值, 反之为input2的值。4、对于t83,其inputO为t

30、81提供，t81为正弦函数，设定频率和相位为0,幅度 为-2,取cos输出接至t83input0o另一个inputl由t82提供,幅值为2。T83 的控制端为并行输出的第一路，也就是原理中的a。5、对t86与t83设置相似，但是其inputO和1分别由提供-1和1的正弦信源提供。 我们假设t74和t72输出为11,那么根据电路中的逻辑关系，得到的就是t83 输岀2, t86输出1,经过t96的相加器，其输岀就是3 这样就完成了 24电平转换图4. 52/4电平转换模块以上电路中各器件的输岀波形图如下所示: 说明：1、该模块是前面t56观察窗（第一次串并转换输出的第一路信号）的二四电平转 换电路

31、。首先是t56的信号，后两个是t76和t77信号，这两个是t56经过了串并转 换后的输出信号。具体信号变化就不在分析。整体上我们可以看出信号的码元宽QAM调制解调技术度又变为原来的两倍。2、下面是将t76、t77两个信号进行24电平转换的结果。从图中可以看出前面24电平转换获得成功。我们以前几个信号为例：t76前几个码元为0001000,t77为011000,那么其对应的四电平就是00 (-3), 01 (-1), 10 ( + 1), 00 (-3) 等。这与第三个波形结果相同，也说明了电平转换得到成功！:一1图4. 6 2/4电平转换模块各点波形对于另外一路信号运用同样的模块进行仿真即可得

32、到相应的2-4电平转换结果。4. 1.4其余模块除以上所述的两个子系统外，调制阶段还包括正余弦信号发生器、加法器、乘法器、频谱示波器和离散时间信号发散图示波器等。在这里我们将载波频率定为5KHz,由于数字信源在经过串并转换和二四电平转换后码元速率已经降为信源QAM调制解调技术的1/4,为250Kbps,按照载波速率为码元速率的10到20倍，我们取5KHz的载波所 得到的调制信号是符合要求的。需要改变时对载波进行频率变化即可。所以载波 信号发生器tl29的参数设置如下所示：Token. 129 Taranieters：Source:SinusoidAnip = 1 vFreq = 5e+3 Mz

33、Phase = 0 degOutput 0 = Sine 1131Output 1 二 Cosine tl30Max Rate (Fort 1) = 5.0152e+6 Hz上图中先将两路正交的信号和成一个复信号后，经离散采样加入到了信号发 散图示波器，这样就可以得到原始信号的星座图了。进行调制仿真得到的调制输出波形和星座图分别如图47和图48所示。QAM调制解调技术$ vU: Stale 138匚回区ft t图4.716QAM调制波形分析：上图中一三行为并行输出的两路四电平信号，二四行为一三行分别与正 交载波相乘后所得的两路信号。最后一行为它们的和信号，也即为最终调制信号。 至此16QAM信

34、号的调制也就结束了。3-2Sink 92vs Sink 】24 (m7 ts ?12.012a1 1 1ooo21oo00*-1oo-2*3oQQQ3-240*12 krtpl i tude12 3图4.816QAM的星座图此时的最终调制信号还未加入髙斯噪声，所以得到的信号星座图比较清晰，是理想情况下的。下图为加入髙斯噪声之前和之后的信号对比：QAM调制解调技术图4. 9 调制后信号与加入高斯噪声后信号对比可见加入高斯噪声之后，信号的幅度发生了干扰，但是整体上还是反映了一定的 信号形状。4. 2 16QAM解调模块的模型建立与仿真16QAM解调原理框图如图4. 1所示，解调器实现的核心在于4/

35、2电平判决模 块及并串转换模块。在本次仿真中，载波恢复输出的同频同相波是直接由调制模 块中的载波提供的，也就是说在仿真实验中并没有做载波恢复。4. 2.1相干解调系统先前所得的16QAM调制信号通过高斯白噪声信道以后便可以解调了。本 系统所采用的解调器原理为相干解调法，即已调信号与载波相乘，送入到低通滤 波器，其对应原理图号输入并与载波相乘后通过LPF的部分，输出送入到判决器 判决，在这里，低通滤波器的设计很重要，在Systemview中提供了一些滤波器， 我们可以加以利用，但它的参数设定对后续判决产生误差有很大关系，所以要对 该滤波器的参数设定要慎重。在本实验中涉及的仿真滤波器均选择贝塞尔低

36、通滤 波器。这里对LPF的参数设定如下，而输出波形如图4. 10所示。下面为解调部分总电路和低通滤波器的参数值设置：QAM调制解调技术140区itrtX JL ii.I .?旱;Token 143 Pjiraneters; OparAtor： Linaar Sys Bessel Lovp&ss UR 3Fc = 400 KiQuiM Bitz - Mona Ini t Cndla = 0DSP Mode DisAblcdMax Rate = E01.立M3 KiILLLJ園I门限判决四二屯平蠶觀二电平图4. 10 解调部分总电路电路说明:1、2、这部分电路分为直接用与调制端相同的载波进行解调和

37、用设计的锁相环 进行锁相之后进行解调两个部分。将两个结果进行对比。锁相环tl64部具体电路如下，FM参数见图中所示。Fm为调频器。将其部参 数的频率值设定为5KHz与调制载波频率相同。两路输入均为经过调制后的 信号。将其与Fm输出的同相和正交分量进行相乘，然后会得到髙频分量， 经过低通滤波器后将高频分量滤除，就会得到相应的相位信息，再将两路 相位信息相乘经过环路滤波器，该相位信息反映了输入信号与Fm产生的载 波的相位差，从而可以调整Fm的输出信号的相位。具体数学模型见下：锁相环电路原理框图在这里，我们假设tl72嬌瞅硼驢臧武为m(t)cos%t,经过与Fm输出的QAM调制解调技术载波cos(w

38、ct + 0 )相乘后得到m(t) cos wct cos(wct + 0 ),经化简可得： :m(t)cos 0 + cos(2wct + 0 ),同样tl66的输出是m(t)sin 0 + sin(2wc + 0 ) 再经过低通滤波器后将2%的频率滤除，得到m(t) cos 0和|m(t) sin 0。这两个 信号经过tl71相乘器后得到m(t)2sin2 0 o再经过带通滤波器后得到相位信息。 该相位信息由在Fm调频器中反映出Fm的输出信号相位情况。Fm的功能函数为： y(t)=A sin(2口(口口口 + 口磊口口口口以口)口力+力，其输入经过积分 就可以改变Fm输出载波的相位，从而达

39、到调节相位的作用。说明：FM为调频器，所以其频率初始应与接收信号调制时的设置不同以表现其调 频作用，这里设为5002Hz,调制增益为7.2Hz/V。同时两个低通滤波器的参数设 置进行了变化。定位900Hz,能够达到滤波的作用。T169截止频率设定为300Hz, 将得到的压控信号进行再次滤波，是环路滤波器的作用。图4. 11 锁相环部结构电路及参数设置下图为低通滤波器滤除的信号和没有滤波而只是载波与接收到的信号相乘的波形。第一个为低通滤波后的波形，第二个为接收信号与载波相乘的波形，可见经过滤波，将高频分量滤除了，得到的信号与之前的信号包络相似。QAM调制解调技术下图为没有经过锁相环直接用与调制端

40、同频同相载波和经过锁相环产生的 载波解调后再经低通滤波器后得到的波形：（另外一路信号与之相似，不再对比）图4.10解调后信号对比IM4. 2.2 4/2电平判决由于前面采用的是模拟低通滤波器，所以在4/2电平判决之前得到的是一个 模拟的4电平信号。之后要想得到2电平的数字信号，需经一系列的抽样、量化和 编码。这里我们再次使用子系统这一概念，假设上述模块输入为x,输出分别为为y、zl、z2,则它完成的功能是：QAM调制解调技术-3;x-2-l;-2x0 l;0x 2o； y = -3 i0；-1zl = l;y = ll;y = 3f0;y = -3宀 J；-0;y = ll；y = 3这样两路

41、二进制信号经并串转换后，便完成了以下映射关系，也最终实现 了 4/2电平的转换。映射前数据电平/V-300-101110311表4.2 4/2电平映射关系表T501所包括的42电平判决子系统如下图所示：I根据比较进行判决图4.114/2电平转换模块说明:1、对于电平判决，我们可以将四电平分成两级，第一级为门限值为0V的一级。这一级将四电平分为正值和负值，正值时两位二进制输出的第一位为1,负值时两位二进制输出第一位为0。第二级分成两个部分，第一个部分判决门限为QAM调制解调技术2V,在第一级输出为1的前提下，如果第二级大于2V时输出第二位为1,小于 2V时输出第二位为0；同样在第一级输出为0的前

42、提下，如果第二级大于-2V 时输出第二位为1,小于-2Y时输出第二位为0。该部分的功能是有电路中t464、 t467、t466实现的。2、在实际电路中，为了判决的精确性，三个判决门限设定为2. IV, 0. IV, -2.2V, 这是在对比了经过低通滤波器后的波形与之前得到的四电平波形对比得到 的。如下图中，拿绿色波形（经过低通滤波器后的波形）与黄色的波形对比, 后面有一部分绿色为0,但是经过判决应该得到的数字波形值为1,这是将判 决门限设定为0就会有很多毛刺或者判决错误。在不引起其他电平判决出错的 情况下，我将判决电平设定为0. IV,这样得到的波形也比较理想。其他几个 判决门限也是经过这样

43、的思考后确定的。3、T473是完成对第二级输出的组合。由于第二级输出的二进制由t466和t467产 生，所以必须在第一级确定的情况下对第二级输出进行选择。T473实现的就 是这个功能。T473的输入控制端由t464提供，也就是第一级输出的二进制控 制。在第一级输出为1时，我们控制t466的结果输出即可，所以t473的inputl 与t466输出端相连，inputO与t467输出端相连。从而完成了第二路（就是并 行数据第二路）的数据输出。4、对于该部分，t470为第一路输出，应该与前面的t76,我们看下面的波形就可 以知道。在下面的波形中，大体上可以看出判决是正确的。但是由于模拟信 号变为数字信

44、号时所设定的判决门限会使得判决时码元宽度的不同，所以具QAM调制解调技术体来讲码元宽度不完全相同。在下面的信号整形中，我们会消除这一缺点。金 v3; Slak匚図In图4.12t76与t470信号对比4、t474输出的波形应该与前面的t77对应，我们看下面的对比波形。下面的对比 波形中，第一个为t77,第二个为t4740可以看出，在t474中，有很小的部分， 码元出现了突变。这个可以从原理上解释。由于开关门限判决是对模拟信号判决 的，二进制数字信息在被判决出后，已经不会是与之前的信号绝对同宽度。所以 在进行第二路判决时有部分毛刺。其实在第一路进行判决的时候已经可以预测出 来这一结果了。5ir*

45、 rr$inb AXA图4.12 4/2电平转换中各点波形毛刺消除电路：鉴于前面所得到的判决信息有部分毛刺，这对以后进一步进行并串转换有很QAM调制解调技术大影响，我设计了下面的电路进行毛刺消除。电路中各个参数已经显示出来了。电路原理主要是通过观察之前的信号中， 毛刺所占一个码元的时间很少，而正常情况下，经过判决后，一个码元周期应该 是0.004s，所以根据D触发器的特性，在一个时钟周期，输出信号不会变化，只 会与时钟上升沿时的输入有关，然后持续一个时钟周期。所以在这里，D触发器 的时钟信号源t441的时钟周期应该为0. 002s,选择这样的时钟周期的原因是经过 两个脉冲即为一个时钟信号，从而

46、可以得到相应的码元周期比较准确的结果。在这里加入一个t447非门的主要原因是前面由于延时的原因，会使时钟上升 沿判决时正好与信号跳变在一起，引起不能预料的结果。I-Token 442 Parameters： Logic： FF-D-1 Gate Belay = 0 sec Threshold = 500e-3 v True Output = 1 v Flse Output = 0 v Rise Time = 0 sec Fll Time = 0 sec St* = t444 Output 1 = t460 Output 0Clock = t44T Output 0Clear* = t444 O

47、utput 1Output 0 = Q 1449t461Output 1 = Q*Rate (Pert 0)= 5.0152e4-6 Hz460 t = Token 441 rarairie ters : Source： Pulse Train. Amp = 1 vFreq = 500 HzPulseW - le3 sec Offset = 0 vPhase = 0 degMax Rate = 5.0152寸6Token 444 Parajneters：Source： SinusoidAjnp = 1 vFreq = 0 Hz Phase = 0 deg Output 0 = SineOutp

48、ut 1 = Cosine 1442t442t448t448Max Rate (Port 1)= S 01S2e+6 Kz图4.13毛刺消除子系统T449为经过毛刺消除后的信号，改信号应该与之前的t474对应，与调制之前 的t77相对应。我们看下面的波形对比情况：第一行位t77,也就是调制之前的信号，第二行为t474,为判决后的信号， 第三号为t449,为消除毛刺后的信号。第三路和第一路信号是基本相同的，除了 有写延时以外，可见这个电路是比较成功的。对另外一路信号，进行同样的电路就可以完成判决和信号整形了。QAM调制解调技术| X； Slak 1?1”*knAMKM. ir r*BXe t二

49、* adk1Tm inIM4、图4.14毛剌消除后波形对比4. 2.3并串转换本系统中的并串转换模块由两个异或门，一个与门，两个D触发器构成。我图4. 15用数字电路实现并串转换电路该电路中，第一个输入为并行数据的第一路输入，第二个为其中一个时钟信 号，第三个为两个触发器的输入时钟信号，第四个为并行数据第二路信号。D触 发器的清零和置数端口不再说明。时钟的设置是，第二个输入时钟周期（一个时钟周期包括一个上升单元和下 降单元）与输入信号相同，第三个输入（D触发器的时钟）时钟周期为输入信号 的一半。当第二个输入为0时，第一路信号可以通过与门送至后面的或门，而第二路QAM调制解调技术信号的输出端不能通过与门到下一级或门，所以此时D触发器的输出为第一路信 号。当第二个输入为1时，则第二个触发器的输出信号可以通过与门送至第一个 触发器的输入的，经触发器CLK激发即可输出第二路信号。从而实现并变串的转 换。下图为仿照数字电路的systemview电路连接。各个器件的参数设置如下，可以从中看出两个时钟的脉宽与前面分析的一致。图4. 16 systemview并串转换子系统所以，当输入脉冲序列为0时，选择器输出第一路信号；当输入脉冲序列为1 时，选择器输出第二路信号。这样本次仿真经并串转换以后便最终实现了 16QAM 信号的解调，其并变串波形如下，t246为并变串的输出，应该与前面进行2