实验五 16QAM调制与解调实验
【实验目的】使学生了解16QAM的调制与解调原理；能够通过MATLAB对其进行调制和解调；比较解调前后功率谱密度的差别。
【实验器材】装有MATLAB软件的计算机一台
【实验原理】
1. 16QAM 是用两路独立的正交 4ASK 信号叠加而成，4ASK 是用多电平信号去键控载波而得到的信号。它是 2ASK 体制的推广，和 2ASK 相比，这种体制的优点在于信息传输速率高。
2. 正交幅度调制是利用多进制振幅键控(MASK)和正交载波调制相结合产生的。16 进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。16QAM 的产生有 2 种方法:
(1)正交调幅法，它是有 2 路正交的四电平振幅键控信号叠加而成;
(2)复合相移法:它是用 2 路独立的四相位移相键控信号叠加而成。
3. 16QAM 信号采取正交相干解调的方法解调，解调器首先对收到的 16QAM 信号进行正交相干解调，一路与 cosωc t 相乘，一路与 sinωc t 相乘。然后经过低通滤波器，低通滤波器 LPF 滤除乘法器产生的高频分量，获得有用信号，低通滤波器LPF 输出经抽样判决可恢复出电平信号。
【实验内容与步骤】
  1. MATLAB软件的设置：对路径的设置，设置成路径指向comm2文件夹；
  2. 在命令行输入start指令，然后输入num值，如3，之后按照内容3输入参考代码。
3. 新建一个扩展名为M的文件，输入以下程序：
M=16;
k=log2(M);
x=randint(30000,1);%产生二进制随机数
y=modulate(modem.qammod('M',16,'InputType','Bit'),x);%调制
EbNo=-5:1:10;%信噪比
s_b2d=bi2de(reshape(x,k,length(x)/k).','left-msb');%二进制变为十进制
for n=1:length(EbNo)
    snr(n)=EbNo(n)+10*log10(k);%Ratio of symbol energy to noise power spectral density
    ynoisy=awgn(y,snr(n),'measured');%加入高斯白噪声
    z=demodulate(modem.qamdemod('M',16,'OutputType','Bit'),ynoisy);%解调
    r_b2d=bi2de(reshape(z,k,length(z)/k).','left-msb');%二进制变为十进制
    [sym(n),sym_rate(n)]=symerr(s_b2d,r_b2d);%计算仿真误码率,不是误比特率。
    theo_sym_rate(n)=(3/2*erfc(sqrt(k*0.1*(10.^(EbNo(n)/10)))))*(1-3/8*erfc(sqrt(k*0.1*(10.^(EbNo(n)/10)))));
end
disp(sym);
disp(sym_rate);
semilogy(EbNo,sym_rate,'r*',EbNo,theo_sym_rate,'b-');%画图。
title('误码率性能');
xlabel('Eb/No(dB)');
ylabel('误码特率');
legend('仿真误码率','理论误码率');
h=scatterplot(ynoisy(1:1*5e3),1,0,'g.');%画图。
hold on;
scatterplot(y(1:1*5e3),1,0,'r*',h);%画图。
title('Received Signal');
legend('接收信号','星座点');
axis([-5 5 -5 5]);
4. 记录生成波形。
【实验现象记录】
1. 16QAM星座图为：（画出波形图）
2. 16QAM误码率的波形为：（画出波形图）
【现象分析】
对30000个二进制随机数进行了QAM调制，形成了以16个点为中心的星座图，并对误码率进行了分析。
【实验结果】16QAM正交调制分为同相路和正交路两路，频带利用率得到很大的提高。但modulate从16QAM正交调制星座图上可以看出，随着M的增大，相邻两点的重叠的部分就越多，产生误码的可能性就越大。
【实验体会】
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