南昌大学信息工程学院
指导老师：虞贵财
作 者：毕圣昭
日 期：2011-12-05
QAM调制信号的眼图及星座图仿真
1. 眼图
眼图是在数字通信的工程实践中测试数字传输信道质量的一种应用广泛、简单易行的方法。实际上它的一个扫描周期是数据码元宽度1~2倍并且与之同步的示波器。对于二进制码元，显然1和0的差别越大，接受判别时错判的可能性就越小。由于传输过程中受到频带限制，噪声的叠加使得1和0的差别变小。在接收机的判决点，将“1”和“0”的差别用眼图上“眼睛”张开的大小来表示，十分形象、直观和实用。MATLAB工具箱中有显示眼图和星座图的仪器，下面通过具体的例子说明它们的应用。
图1-1所示是MATLAB Toolbox\Commblks中的部分内容，展示了四进制随机数据通过基带QPSK调制、升余弦滤波（插补）及加性高斯白噪声传输环境后信号的眼图。
图1-1 通过QPSK基带调制升余弦滤波及噪声环境后观察眼图的仿真实验系统
图1-2所示是仿真运行后的两幅眼图，上图是I（同相）信号，下图是Q（正交）信号。
图1-2 通过QPSK基带调制及噪声传输环境后观察到的眼图
2. 星座图
星座图是多元调制技术应用中的一种重要的测量方法。它可以在信号空间展示信号所在的位置，为系统的传输特性分析提供直观的、具体的显示结果。
为了是系统的功率利用率、频带利用率得到充分的利用，在特定的调制方式下，在信号空间中如何排列与分布信号？在传输过程中叠加上噪声以后，信号之间的最小距离是否能保证既定的误码率的要求这些问题的研究用星座图仪十分直观方便。多元调制都可以分解为In-phase（同相）分量及Quadrature（正交）分量。将同相分量用我们习惯的二维空间的Ｘ轴表示，正交分量用Ｙ轴表示。信号在Ｘ－Ｙ平面（同相－正交平面）的位置就是星座图。 MATLAB通信系统的工具箱里有着使用方便、界面美观的星座图仪。
图1-3所示是随机数据通过基带QAM调制及噪声环境传输后，观察星座图的仿真系统。
图1-3 通过基带QAM调制及噪声环境传输后观察星座图的仿真系统
图1-4所示是运行仿真后的星座图
图1-4 通过基带QAM调制及噪声环境传输后观察到的星座图
3. 用MATLAB程序实现QAM的眼图和星座图
MATLAB通信工具箱中提供了眼图显示函数“eyediagram”。其调用格式为eyediagram(x,n,period,offset,plotstring);其中：x是输入信号序列；n是每一波形轨迹的样值数；period是作图的时间范围刻度，在-period/2 到period/2之间；offset是偏移量，在0~n-1之间；plotstring是作图线型选项。
MATLAB中观察多元数字调制输出的星座图可用指令“scatterplot”。其调用格式为scatterplot(x,n,offset,plotstring,h);
下面用程序实现QAM的I路、Q路眼图及星座图，程序如下：
%QAM的眼图和星座图实现
M=16;Fd=1;Fs=10; %定义M元数和采样率
Pd=100; %计算的轨迹数
msg_d=randint(Pd,1,M); %产生在（0，M-1）范围内的随机整数
%使用矩形星座图的QASK调制
qam调制器
msg_a=modmap(msg_d,Fd,Fd,'qask',M);
%假定信道等价于升余弦滤波器
delay=3; %升余弦滤波器的延时
rcv=rcosflt(msg_a,Fd,Fs,'fir/normal',0.5,delay); %通过滤波器
%去掉升余弦滤波器的暂时响应部分的数据
propdelay=delay.*Fs/Fd+1; %滤波器的适合的时延
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议