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

% 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');