方形16QAM的C语言仿真

方形16QAM的C语言仿真

本文首先给出16QAM的原理，再给出对应方形星座的C语言设计过程，并附代码。

一、16QAM调制方式原理

为改善进制数较大情况下噪声容限减小的问题，发展出了QAM技术。QAM表示正交幅度调制，其对振幅和相位两个参量同时调制，其具有很高的频谱利用率和抗干扰能力，但对器件参数要求较高。
研究QAM技术主要从其最明显的特征——星座图入手。一般的，我们可以将QPSK视为4QAM，其为最简单的QAM，扩展至16QAM，对比其信号矢量图如下：

可以将16QAM视为两个交错的4ASK。对于每一个点的编码，可以分为对两个4ASK进行级联编码，按格雷码编码如下图所示：
使用格雷码按照上图顺序进行编码可以保证横，纵只有一比特位改变，在保证误码率不变的情况下将减小误比特率。

方形16QAM星座的噪声容限相较于星型16QAM的噪声容限要大，但在衰落信道中，由于星型16QAM的相位，幅度值少，故性能要更好。但是在调制解调的复杂度上，方形更好。

二、16QAM仿真程序

只需要将信号按照两路4ASK在调制判决即可。对于高斯噪声的添加原理，请参考以下博客的第二节：
BPSK，QPSK的C语言仿真
这里信噪比中的Eb计算如下：
方形16QAM的信号平均功率为：
$$P=\frac{A^2}{M}\sum _{n=1}^M\left({c_n}^2+{d_n}^2\right)=10A^2$$
程序内设置$A=1$，则单位信号能量为10，则单位比特能量为2.5。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<time.h>
#define pi 3.14159265
#define data_len 1000000			//比特长
#define M 4							//进制数
#define k 16						//符号比特
#define N 2							//正交路 I Q
#define symbol_len data_len / M
#define EbN0_dB_MAX 15


int data_bfcoding[data_len];
int symbol_bfcoding[M][symbol_len];
double symbol_coding