实验一数字基带传输实验实验总结报告.docx
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实验一数字基带传输实验实验总结报告
实验一-数字基带传输实验-实验总结报告
数字基带传输实验
总
结
报
告
小组成员：
所在班级：
通信一班
指导老师：
马丕明
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、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。
二、实验原理
三、
图1基带系统传输模型
1、信源
信源就是消息的源，本实验中指数字基带信号，信源序列al采用一个0、1等概率分布的二进制伪随机序列。
信源序列al经在一比特周期中抽样A点，即是序列al每两点之前插A-1个零点，进行抽样，形成发送信号SigWave，即是发送滤波器模块的输入信号。
2、发送滤波器
6、位定时提取
完成位定时信息即同步判决时间点的提取，每隔A-1个点提取一次信息，一共提取L次。
注意：
非匹配模式下每提取一个同步判决时间点需经过一次位延时，匹配模式下每提取一个同步判决时间点需经过两次位延时。
7、抽样判决
利用同步位定时信息判决接收滤波器的输出信号Rec_Sig，得到输出序列。
三、实验内容
（一）因果数字升余弦滚降滤波器设计
1.窗函数法设计非匹配形式的发送滤波器
n=-15:
15;
a=input（'alpha='）; Tc=4;
hn=（sin（pi*n/Tc）./（pi*n/Tc））.*（cos（a*pi*n/Tc）./（1-4*a*a*n.*n/Tc/Tc））;
%升余弦滚降滤波器时域单位冲击响应
hn（16）=1;%升余弦滚降滤波器中间点的校正
n=0:
30;
wn=0.42-0.5.*cos（2.*pi.*n./（max（n）-1））+0.08.*cos（4.*pi.*n./（max（n）-1））；
%Blackman窗函数表达式
figure;
subplot（2,2,1）;
stem（n,hn）;
xlabel（'n'）;ylabel（'hn'）;
title（'升余弦滤波器单位冲击响应时域特性'）;
subplot（2,2,2）;
stem（n,wn）;
xlabel（'n'）;ylabel（'wn'）;
title（'布拉克曼窗单位冲击响应时域特性'）;
h=hn.*wn;%加窗后的升余弦滚降滤波器
subplot（2,2,3）;
stem（n,h）;
xlabel（'n'）;ylabel（'h'）;
title（'发送滤波器的冲击响应'）;
nh=0:
30;
w=linspace（0,2*pi,512）;
hw=h*exp（-j*nh'*w）;%频率特性
subplot（2,2,4）;
plot（w,abs（hw））;
title（'发送滤波器的幅频特性'）;
axis（[min（w）,max（w）,min（abs（hw））-0.2,max（abs（hw））+0.2]）
xlabel（'w'）;ylabel（'abs（hw）'）
g=max（hw）;
Figure；
plot（w,10*log10（abs（hw）））;
xlabel（'w'）;ylabel（'Grf（dB）'）
title（'发送滤波器的增益图形'）;
Alpha=0.2
图2窗函数法设计非匹配形式滤波器冲击响应（alpha=0.2）
图3窗函数法设计非匹配形式滤波器增益图形（alpha=0.2）
Alpha=1
图3窗函数法设计非匹配滤波器冲击响应波形与增益（alpha=1）
2.频率抽样法设计匹配形式的发送滤波器
实验思路：
匹配形式的发送滤波器的频率响应为平方根余弦滚降函数，子函数在主函数开方即可。
实验程序:
子函数定义的是余弦滚降函数，主函数是一个频率抽样：
T=1,fs=1,Tc=4,N=31
%子函数
function[hn,Hf,f]=f_sampling（N,Tc,fs）
alpha=0.2;
K=[-（N-1）/2:
（N-1）/2];
n=[-（N-1）/2:
（N-1）/2];
f=K*fs/N;
f1=（1-alpha）/（2*Tc）;
f2=（1+alpha）/（2*Tc）;
Hf=zeros（1,N）;%升余弦滚降滤波器频率响应抽样函数
fori=1:
N
if（abs（f（i））<=f1）
Hf（i）=Tc;
elseif（abs（f（i））<=f2）Hf（i）=Tc/2*（1+cos（pi*Tc/alpha*（abs（f（i））-（1-alpha）/（2*Tc））））;
elseHf（i）=0;
end;
end;
hn=1/N*Hf*exp（j*2*pi/N*K'*n）;%数字升余弦滚降滤波器单位冲击响应
%主函数
Function[hm]=f_samp_m（N,Tc,fs）
N=31;
K=[-（N-1）/2:
（N-1）/2];
m=[-（N-1）/2:
（N-1）/2];
[hn,Hf,f]=f_sampling（31,4,1）;
HF=squrt（Hf）;
hm=1/N*HF*exp（j*2*pi*/N*K’*m）;
[Hw,w]=freqz（hm）;%幅频特性；
H=max（abs（Hw））;
plot（w,abs（Hw）/H）;titel（‘归一化的幅频特性’）;xlabel（‘w’）;ylabei（‘Hw’）;
Figure；
Ab=20*log（abs（Hw））;plot（w,Ab）;title（‘增益图形’）；xlabel（‘w’）;ylabel（‘20*log（abs（Hw））（dB）’）;
Figure；
subplot（2,1,1）;stem（HF,’.’）;title（‘匹配滤波器频域单位冲击响应波形’）；xlabel（‘f（Hz）’）;ylabel（‘HF’）;
Figure；
subplot（2,1,2）;stem（real（hm）,’.’）;xlabel（‘m’）;ylabel（‘nm’）;axis（[0,35,-0.15,0.7]）;title（‘匹配滤波器时域单位冲击响应波形’）；
Alpha=0.2
图4频率抽样法设计匹配滤波器冲击响应与幅频特性（alpha=0.2）
图5频率抽样法设计匹配滤波器增益图形（alpha=0.2）
Alpha=1
图6、7频率抽样法设计匹配滤波器幅频特性与增益图形（alpha=1）
表1窗函数法设计的非匹配滤波器
表二频率抽样法设计的匹配滤波器
滚降系数
0.2
1
0.2
1
第一零点带宽（Hz）
0.4
0.45
0.266
0.2
第一旁瓣衰减（dB）
18.96
23
18.94
26
（二）设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统
要求传输的二进制比特个数、比特速率（可用与的关系表示）、信噪比SNR、滚降系数α是可变的．
1、子函数模块
1）二进制信源子函数
function[al]=suiji（m）
%a_n是产生的二进制随机信源序列
%m是产生的序列长度
%本函数功能是随机序列产生函数
al=rand（1,m）;
fori=1:
m
ifa（i）<0.5
a（i）=-1;
else
a（i）=1;
end
end
2）发送信号生成子函数
function[d]=dt（al,L,A）
%a是信源序列
%L是信源长度，A是每个码元的抽样点数
d=zeros（1,L*A）;
fori=1:
L
d（1+（i-1）*A）=al（i）;
end
end
3）非匹配模式下发送滤波器单位冲击响应波形
%频率抽样法非匹配形式滤波器设计
%主函数
function[hn]=f_samp_um（N,Tc,fs）
alpha=input（'alpha='）;%输入不同的alpha值
[hn,Hf,f]=f_sampling（31,4,1）;
[Hw,w]=freqz（hn）;%幅频特性
H=max（abs（Hw））;
%plot（w,abs（Hw）/H）;title（'归一化的幅频特性'）;xlabel（'w'）;ylabel（'Hw'）;
Ab=20*log（abs（Hw））;
%plot（w,Ab）;title（'增益图形'）;xlabel（'w'）;ylabel（'20*log（abs（Hw））（dB）'）;
subplot（2,1,1）;stem（Hf,'.'）;xlabel（'f（Hz）'）;ylabel（'Hf'）;title（'非匹配形式滤波器单位冲激响应频域特性'）;
subplot（2,1,2）;stem（real（hn）,'.'）;title（'非匹配形式滤波器单位冲激响应时域特性'）;xlabel（'n'）;ylabel（'hn'）;
%figure
（2）;
%plot（w,abs（Hw））;title（'幅频特性'）;xlabel（'w'）;ylabel（'Hw'）;
Alpha=0.2，alpha=1，二者的波形见实验
（一）
4）匹配模式下发送滤波器单位冲击响应波形
%频率抽样法匹配形式滤波器设计
%主函数
function[hm]=f_samp_m（N,Tc,fs）
N=31;
K=[-（N-1）/2:
（N-1）/2];
m=[-（N-1）/2:
（N-1）/2];
[hn,Hf,f]=f_sampling（31,4,1）;%hn为单位冲击响应
HF=sqrt（Hf）;
hm=1/N*HF*exp（j*2*pi/N*K'*m）;
[Hw,w]=freqz（hm）;%幅频特性;
H=max（abs（Hw））;
plot（w,abs（Hw）/H）;title（'归一化的幅频特'）;xlabel（'w'）;ylabel（'Hw'）;
Ab=20*log（abs（Hw））;
Figure；
plot（w,Ab）;title（'增益图形'）;xlabel（'w'）;ylabel（'20*log（abs（Hw））（dB）'）;
Figure；
subplot（2,1,1）;stem（HF,'.'）;title（'匹配形式滤波器单位冲激响应频域特性'）;xlabel（'f（Hz）'）;ylabel（'HF'）;
Figure；
subplot（2,1,2）;stem（real（hm）,'.'）;xlabel（'m'）;ylabel（'hm'）;axis（[0,35,-0.15,0.7]）;title（'匹配形式滤波器单位冲激响应时域特性'）;
Figure；
plot（w,abs（Hw））;title（'幅频特性'）;xlabel（'w'）;ylabel（'Hw'）;
5）发送滤波器输出信号计算子函数
function[x]=fslbqscxh（hn,d,L,A,N）
x=conv（d,hn）;%发送信号与匹配形式下的发送滤波器卷积
x=x（（N+1）/2:
（N+1）/2-1+L*A）;%截去发送滤波器输出信号增加的（N-1）个点,卷积序列长度为2N-1，原序列长度为N
6）给定标准方差，高斯分布随机数生成子函数正态分布，均值为零，方差为1
Function[Nt]=g
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