基于BP神经网络的16QAM解调算法matlab性能仿真

1.算法运行效果图预览

 

 

2.算法运行软件版本

MATLAB2022a

 

3.算法理论概述

      16QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）是一种高效的数字调制技术，能够在相同的带宽内传输比传统调制方式更多的信息。解调是通信系统中从接收到的信号中恢复原始信息的关键步骤。基于BP（Back Propagation，反向传播）神经网络的16QAM解调算法，是利用人工神经网络强大的非线性映射和学习能力，直接从接收到的复数信号中估计出发送的16QAM符号，具有良好的抗噪性能和灵活性。

 

      BP神经网络是一种多层前馈网络，它包括输入层、隐藏层和输出层。在解调16QAM信号的应用中，输入层接收接收到的复数信号样本，输出层则输出对应的最可能的16QAM符号估计。训练过程中，通过调整网络权重和偏置，使得网络输出尽可能接近实际的符号标签，以此达到解调的目的。

 

 

 

      训练阶段：利用大量已知的16QAM符号及其对应的接收信号样本，通过反向传播算法不断调整网络参数，直至网络输出误差收敛到一个可接受的范围。

 

      测试阶段：在训练完成后，将未参与训练的测试集信号输入网络，评估网络的解调性能，包括误码率(BER)、符号错误率(SER)等指标。

 

 

 

4.部分核心程序

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% 第一部分：加载并可视化数据    real1 = [-3 -3 -3 -3 -1 -1 -1 -1 +3 +3 +3 +3 +1 +1 +1 +1]./sqrt(10); imag1 = [-3 -1 +3 +1 -3 -1 +3 +1 -3 -1 +3 +1 -3 -1 +3 +1]./sqrt(10);    IQmap = real1'+sqrt(-1)*imag1';    for ij = 1:length(SNR)     ij     for j = 1:20         signal= round(rand(1,60000));         Stx   = Modulator(signal,K);          Srx   = awgn(Stx,SNR(ij),'measured'); ..................................................................                   %为每个神经网络寻找最佳超参数组合         [accuracy,yfit] = func_ANN_qpsk(Si, Sh, Nlabel, lambda, IQmap, SrxT, StxT, SrxV, StxV);         err(ij,j)=1-accuracy/100;     end end       % 调用函数绘制星座图，展示数据的10% func_constellation(Srx,Stx,0.5)     figure; semilogy(SNR,mean(err,2),'b-o'); grid on xlabel('SNR'); ylabel('误码率'); legend('16QAM误码率');       figure plot(yfit,'-r>',...     'LineWidth',1,...     'MarkerSize',6,...     'MarkerEdgeColor','k',...     'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]); xlabel('训练迭代次数'); ylabel('神经网络训练曲线');