通信原理------数字基带传输实验报告(共40页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上基带传输系统实验报告 一、 实验目的1、 提高独立学习的能力；2、 培养发现问题、解决问题和分析问题的能力；3、 学习matlab的使用；4、 掌握基带数字传输系统的仿真方法；5、 熟悉基带传输系统的基本结构；6、 掌握带限信道的仿真以及性能分析；7、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量二、 实验原理在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统基带传输系统方框图如下：基带脉冲输入抽样判决器接收滤波器信道信道信号形成器基带脉冲输出 同步提取 噪声基带传输系统模型如下：各方框的功能如下：（1） 信道信号形成器（发送滤波器）：产生适合于信道传输的基带信号波形因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码，相应的基本波形通常是矩形脉冲，其频谱很宽，不利于传输发送滤波器用于压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形2） 信道：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，如双绞线、同轴电缆等。

信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真另外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声3） 接收滤波器：接受信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决4） 抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号5） 定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取三、 实验内容1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序)设滤波器长度为 N=31，时域抽样频率 Fo为 4 /Ts，滚降系数分别取为 0.1、0.5、1，（1） 如果采用非匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减2） 如果采用匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减1） 非匹配滤波器窗函数法：子函数程序：function[Hf,hn,Hw,w]=umfw(N,Ts,a)n=[-(N-1)/2:(N-1)/2];k=n;t=k;for i=1:N; if(abs(t(i))==0) hn(i)=1; elseif((1-4*a*a*t(i)*t(i)/Ts/Ts)==0) hn(i)=sin(pi*t(i)/Ts)/t(i)*Ts/4; else hn(i)=sin(pi*t(i)/Ts)*cos(a*pi*t(i)/Ts)/(pi*t(i)/Ts)/(1-4*a*a*t(i)*t(i)/Ts/Ts); end;end;w=-1:0.01:1;Hw=hn*exp(-j*2*pi*n'*w);Hf=hn*exp(-j*2*pi/N*k'*n);函数调试程序：a=input('a=');[hn,Hf,Hw,w]=umfw(31,4,a);subplot(3,1,1);stem(real(hn),'.');title('平方根升余弦滤波器单位冲击响应时域特性');subplot(3,1,2);stem(Hf,'.');title('平方根升余弦滤波器单位冲击响应频域特性');subplot(3,1,3);plot(w,Hw);title('频域响应');axis([-1,1,min(real(Hw)),max(real(Hw))]);a=0.1a=0.5a=1频域抽样法：子函数程序：function[hn,Hf,f]=umf(N,Ts,a);n=[-(N-1)/2:(N-1)/2];%-15至+15k=n;f=k*1/N;%频率抽样为H(f)f1=(1-a)/(2*Ts);f2=(1+a)/(2*Ts);Hf=zeros(1,N); for i=1:N %得到频域的升余弦函数 if (abs(f(i))<=f1) Hf(i)=Ts; elseif(abs(f(i))<=f2) Hf(i)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/a*(abs(f(i))-(1-a)/(2*Ts)))); else Hf(i)=0; endendhn=hn=1/N*Hf*exp(j*2*pi/N*k'*n);%得到时域升余弦函数，复数表达式函数调试程序：a=input('a=');[hn,Hf]=umf(31,4,a);[H,w]=freqz(hn);subplot(2,1,1);stem(real(hn),'.');title('平方根升余弦滤波器单位冲击响应时域特性');subplot(2,1,2);stem(Hf,'.');title('平方根升余弦滤波器单位冲击响应频域特性');figure(2);plot(w,abs(H));title('幅频特性');a=0.1时a=0.5时a=1(2) 匹配滤波器窗函数法:function [Hf,hn,Hw,w]=mfw(N,Ts,a)%采用窗函数法的滤波器函数,a为滚降系数n=[-(N-1)/2:(N-1)/2];k=n;t=k;for i=1:N; if(abs(t(i))==0) hn(i)=1; elseif((1-4*a*a*t(i)*t(i)/Ts/Ts)==0) hn(i)=sin(pi*t(i)/Ts)/t(i)*Ts/4; else hn(i)=sin(pi*t(i)/Ts)*cos(a*pi*t(i)/Ts)/(pi*t(i)/Ts)/(1-4*a*a*t(i)*t(i)/Ts/Ts); end;end;w=-1:0.01:1;HW=hn*exp(-j*2*pi*n'*w);Hw=sqrt(HW);HF=hn*exp(-j*2*pi/N*k'*n);Hf=sqrt(HF);a=0.1a=0.5a=1频域抽样法:子函数程序:function[hn,Hf,n,f]=mf(N,Ts,a)n=[-(N-1)/2:(N-1)/2];%-15至+15k=n;f=k*1/N;%频率抽样为H(f)f1=(1-a)/(2*Ts);f2=(1+a)/(2*Ts);HF=zeros(1,N);Hf=zeros(1,N); for i=1:N %得到频域平方根升余弦函数 if (abs(f(i))<=f1) HF(i)=Ts; elseif(abs(f(i))<=f2) HF(i)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/a*(abs(f(i))-(1-a)/(2*Ts)))); else HF(i)=0; endendHf=sqrt(HF);hn=1/N*Hf*exp(j*2*pi/N*k'*n);%得到时域平方根升余弦函数，复数表达式函数调用程序:a=input('a=');[hn,Hf]=mf(31,4,a);[H,w]=freqz(hn);subplot(2,1,1);stem(real(hn),'.');title('平方根升余弦滤波器单位冲击响应时域特性');subplot(2,1,2);stem(Hf,'.');title('平方根升余弦滤波器单位冲击响应频域特性');figure(2);plot(w,abs(H));title('幅频特性');a=0.1第一零点带宽为w=1.012rad/sa=0.5第一零点带宽为w=1.215rad/sa=1第一零点带宽为1.62rad/s 2．根据基带系统模型，编写程序，设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统。

要求要传输的二进制比特个数、比特速率 Rb（可用与 Ts的关系表示）、信噪比 SNR、滚降系数 α是可变的1) 信源子函数function[dn] =source(L,Tb)%定义信源函数source,产生信源序列%输入:L序列长度,Tb码元宽度%输出:dn双极性信源序列an=sign(rand(1,L)-0.5); %产生一组-1,1等概的随机序列dn=zeros(1,L);for i=1:L dn(1+(i-1)*Tb)=an(i);%插值，在相邻两数间插入Tb-1个0，得到插值后的发送序列；end(2)滤波器函数 同实验内容一(3) 噪声函数function[n0]=noise(SNR,xn,L,Tb,N)%定义噪声函数%输入:SNR为可调信噪比，xn为发送滤波器的输出信号%输出:n0为高斯噪声序列Eb=0;for i=1:length(xn) Eb=Eb+(abs(xn(i))).^2; %总比特能量endEb=Eb/L; %平均比特能量n0=sqrt(Eb/(2*10.^(SNR/10)))*randn(1,(L+(Tb-1)*(L-1)+N-1)); %得到均值为0,方差为sqrt(Eb/(2*10.^(SNR/10)))的高斯噪声(4) 抽样判决函数function[bn]=adjudge(L,Tb,rn)%rn为接收滤波器输出信号，bn为判决输出序列zn=zeros(1,L);bn=zeros(1,L);for i=1:L zn(i)=real(rn((i-1)*Tb+1)); %对rn每隔Tb进行抽样endbn=sign(zn);采用匹配滤波器的基带传输系统的主函数:L=input('二进制比特个数=');%输入二进制比特个数Tb=input('比特周期=');%输入比特周期Ts=input('码元周期=');%输入码元周期Rb=1/Tb;%比特传输速率N=31;%滤波器阶数a=input('滚降系数=');%输入滚降系数SNR=input('信噪比=');%输入信噪比m=-(N-1)/2:(L*Tb-Tb+1+N-1-(N+1)/2);%发送滤波器输出序列横坐标显示范围n=-(N-1)/2:(N-1)/2;o=-N:L+(Tb-1)*(L-1)+N-3;%接收滤波器输出序列横坐标显示范围 [dn]=source(L,Tb);%生成信源序列dn[hn,Hf,f]=mf(N,Ts,a);%得到发送滤波器单位冲击响应xn=conv(hn,dn);%发送滤波器输入序列卷积发送滤波器单位冲击响应,得到发送滤波器输出序列 [n0]=noise(SNR,xn,L,Tb,N);%产生噪声序列yn=n0+xn;%加入噪声后的序列rn0=conv(yn,hn);%接收滤波器输出序列rn=rn0(。