基于BP神经网络的32QAM解调算法matlab性能仿真

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1.算法运行效果图预览

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2.算法运行软件版本

matlab2022a

 

3.算法理论概述

        32QAM(Quadrature Amplitude Modulation,四相幅度调制)是一种高效的数字调制技术,能够在一个信道内同时传输多比特信息。基于BP(Backpropagation)神经网络的32QAM解调算法,利用神经网络的强大非线性映射能力,直接从接收到的复数信号中估计出原始的调制符号,从而恢复数据。这种方法尤其适用于处理含有噪声、干扰和失真的复杂通信环境。

 

       BP神经网络是一种多层前馈网络,主要包括输入层、隐藏层和输出层。在32QAM解调应用中,网络架构可以如下设计:

 

image.png

 

        BP神经网络的训练基于梯度下降法,通过最小化损失函数(如交叉熵损失)来更新权重和偏置。训练过程包括以下步骤:

image.png

 

在训练完成后,解调过程简化为前向传播过程:

image.png

 

4.部分核心程序 `% 第一部分:加载并可视化数据

real1 = [ 5,-5,5,-5 ,3,-3, 3,-3,...

            5,-5,5,-5, 3,-3, 3,-3,...

            3,-3,3,-3, 1,-1, 1,-1,...

            1,-1,1,-1, 1,-1, 1,-1

]./sqrt(30);

   

 imag1= 1*[-3,-3,3, 3,-3,-3,-5,-5,...

           -1,-1,1, 1,-1,-1, 1, 1,...

            5,5 ,3, 3,-3,-3,-5,-5,...

            5,5, 3, 3,-1,-1, 1, 1

 ]./sqrt(30); 

 

IQmap = real1'+sqrt(-1)*imag1';

 

for ij = 1:length(SNR)

    ij

    for j = 1:20

       

        %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('32QAM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');`