【MATLAB源码-第91期】基于matlab的4QAM和4FSK在瑞利(rayleigh)信道下误码率对比仿真。

news2024/9/30 19:26:13

操作环境：

MATLAB 2022a

1、算法描述

正交幅度调制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。这种调制方式因此而得名。

同其它调制方式类似，QAM通过载波某些参数的变化传输信息。在QAM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。由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK也可以被认为是相位调制（PSK）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。

类似于其他数字调制方式，QAM发射信号集可以用星座图方便地表示。星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。设正交幅度调制的发射信号集大小为 N，称之为N-QAM。星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。数字通信中数据常采用二进制表示，这种情况下星座点的个数一般是2的幂。常见的QAM形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM，以及未来5G采用之512－QAM及1024－QAM。星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。但是，如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。

当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时，一般采用QAM的调制方式。因为QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因之更大，所以能提供更好的传输性能。但是QAM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QAM解调器的复杂性。在本文中，我们主要对16-QAM这种调制解调方式进行仿真。

4FSK在频移键控（FSK）编码的基础上有所扩展。FSK是一种调制技术，它通过在不同频率上切换来表示不同的数字或符号。而4FSK则是FSK的一种变种，表示使用了4个不同的频率来传输信息。

在4FSK中，每个数字或符号被映射到一组连续的四个频率中的一个。这些频率通常以二进制编码的形式进行表示，例如00、01、10和11。每个频率组合对应于不同的数字或符号。因此，通过在这四个频率之间进行切换，我们可以传输数字数据。

4FSK在一些通信系统中用于数据传输，因为它可以在有一定噪声干扰的情况下提供较好的抗干扰性能。然而，需要注意的是，频率越多，理论上可以传输的信息速率也越高，但同时也需要更宽的频谱带宽。

当使用4FSK进行数据传输时，发送端将要传输的数字数据映射到相应的频率组合，并以这些频率的序列形式发送。接收端则需要解码接收到的频率序列，将其转换回原始的数字数据。

4FSK的优点之一是其相对较高的抗干扰性能。因为它使用多个频率来表示不同的数字或符号，即使在信号中存在一些噪声或干扰，接收端仍然可以正确地解码出数据。这使得4FSK在无线通信、调制解调器、无线传感器网络等领域得到了广泛的应用。