Моделирование квадратурной амплитудной модуляции – Quadrature Amplitude Modulation (QAM) в среде MATLAB

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиотехнических систем (РТС)

Отчет по лабораторной работе №2

По дисциплине «Формирование и обработка сигналов систем связи» 

«Моделирование квадратурной амплитудной модуляции –

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) в среде MATLAB»

Выполнил:

студент группы 1В0-М

 «____»__________ 2020 г.

Проверил:

Преподаватель каф. РТС

 «____»__________ 2020 г.

Томск 2020 г.

Введение

Цель работы

Моделирование квадратурной амплитудной модуляции в среде MATLAB.

Задачи:

1.       Ознакомиться/разобраться с инструментом "BERTool" в MATLAB.         
2. С помощью инструмента "BERTool" в MATLAB построить следующие зависимости.

1. График зависимости BER=f(Eb/N0) (Битовой вероятности ошибки от отношение энергии сигнала, приходящейся на 1 бит принимаемого сообщения (Eb), к энергетической спектральной плотности шума (N0)) для модуляции QAM для различных типов каналов (AWGN, Rician, Rayleigh). modulation order = 16. Определить при каком значении Eb/N0 обеспечивается BER = 10^(-6).
2. График зависимости BER=f(Eb/N0) для модуляции QAM при различных порядках модуляций (modulation order). Тип канала - AWGN. Определить при каком значении Eb/N0 обеспечивается BER = 10^(-6).
3. Добавить канальное кодирование на выбор студента (Сверточное или блочное) и повторить п.2.2..Тип канала - AWGN. Определить при каком значении Eb/N0 обеспечивается BER = 10^(-6).

2.4.        Сравнить значения Eb/N0 п.п. 2.2 и 2.3, при котором обеспечивается BER = 10^(-6).

3.        Сделать краткие выводы о проделанной работе.

1 Краткие сведения

1.1 QAM

Для увеличения скорости передачи данных используют так называемую квадратурную амплитудную модуляцию QAM, которая является амплитудно-фазовым видом модуляции. QAM применяется в кабельных модемах, в стандарте цифрового телевидения DVB-C, а также, в цифровом радиовещании СВЧ диапазона.

С точки зрения скорости передачи этот вид модуляции намного более эффективен по сравнению с двоичной (BPSK), четырехпозиционной (QPSK) или восьмипозиционной (8-PSK) фазовой модуляцией.

В 16-позиционной QAM (16-QAM) существует по четыре сигнальных значения для каждой из квадратурных компонент I и Q. Этим достигаются шестнадцать значений суммарного сигнала.

Данный тип модуляции позволяет организовать спектрально более эффективную передачу данных. Векторная диаграмма сигнала 16-QAM приведена на рисунке 1.1.

[pic 1]

Рисунок 1.1 - Векторная диаграмма сигнала 16-QAM

Глазковая диаграмма сигналов I и Q для 16-позиционной квадратурной модуляции 16 QAM приведена на рисунке 1.2.

[pic 2]

Рисунок 1.2- Глазковая диаграмма сигналов I и Q 16-позиционной квадратурной модуляции 16 QAM

Особенность сигналов QAM — это возможность увеличивать количество сигнальных точек в обмен на помехоустойчивость. В результате в одной и той же полосе сигналов есть возможность увеличивать скорость передачи цифровой информации. Ограничение на увеличение пропускной способности канала накладывает только сложность реализации аппаратуры телекоммуникационных устройств.

2 Выполнение лабораторного задания

С помощью инструмента "BERTool" в MATLAB был построен следующий графики:

2.1.        График зависимости BER=f(Eb/N0) (Битовой вероятности ошибки от отношения энергии сигнала, приходящейся на 1 бит принимаемого сообщения (Eb), к энергетической спектральной плотности шума (N0)) для модуляции QAM для различных типов каналов (AWGN, Rician, Rayleigh). Modulation order = 16 (рисунок 2.1).