实验一数字基带传输实验实验总结报告要点.docx
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实验一数字基带传输实验实验总结报告要点
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
目录
一、实验目的3
二、实验原理3
三、实验内容4
（一）因果数字升余弦滚降滤波器设计4
1.窗函数法设计非匹配形式的发送滤波器4
2.频率抽样法设计匹配形式的发送滤波器7
（二）设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统10
1、子函数模块10
2、无码间干扰的数字二进制基带传输系统的模拟12
四、实验总结：
15
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。
2、
实验原理
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
匹配形式下的发送滤波器SF，通过窗函数法对模拟升余弦滚降滤波器的时域单位冲激响应hd进行时间抽样、截断、加窗、向右移位而得；非匹配形式下的发生滤波器SF，通过频率抽样法对模拟升余弦滚降滤波器的频率响应Hd进行频率抽样、离散时间傅里叶反变换、向右移位而得。
发送滤波器输出SFO是由发送滤波器SF和发送信号SigWave卷积而得。
3、传输信道
本实验中传输信道采用理想信道，即传输信道频率响应函数为1；传输信道输出信号Co是由发送滤波器输出信号SFO和加性高斯白噪声GN叠加而成:
Co=SFO+GN。
4、噪声
信道噪声当做加性高斯白噪声，给定标准差调用函数randn生成高斯分布随机数GN。
5、接收滤波器
匹配形式下，接收滤波器与发送滤波器单位冲激响应幅度相同，角度相反，均为平方根升余弦滚降滤波器。
非匹配形式下，接收滤波器为直通滤波器。
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（'?
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'）;
h=hn.*wn;%?
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subplot（2,2,3）;
stem（n,h）;
xlabel（'n'）;ylabel（'h'）;
title（'?
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'）;
nh=0:
30;
w=linspace（0,2*pi,512）;
hw=h*exp（-j*nh'*w）;%?
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subplot（2,2,4）;
plot（w,abs（hw））;
title（'?
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'）;
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（'?
?
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'）;
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）;%?
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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）;%?
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%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
%?
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%?
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function[hn]=f_samp_um（N,Tc,fs）
alpha=input（'alpha='）;%?
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alpha?
[hn,Hf,f]=f_sampling（31,4,1）;
[Hw,w]=freqz（hn）;%?
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H=max（abs（Hw））;
%plot（w,abs（Hw）/H）;title（'?
?
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'）;xlabel（'w'）;ylabel（'Hw'）;
Ab=20*log（abs（Hw））;
%plot（w,Ab）;title（'?
?
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'）;xlabel（'w'）;ylabel（'20*log（abs（Hw））（dB）'）;
subplot（2,1,1）;stem（Hf,'.'）;xlabel（'f（Hz）'）;ylabel（'Hf'）;title（'?
?
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'）;
subplot（2,1,2）;stem（real（hn）,'.'）;title（'?
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'）;xlabel（'n'）;ylabel（'hn'）;
%figure
（2）;
%plot（w,abs（Hw））;title（'?
?
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'）;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
%?
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%?
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?
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）;%?
?
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;
H=max（abs（Hw））;
plot（w,abs（Hw）/H）;title（'?
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'）;xlabel（'w'）;ylabel（'Hw'）;
Ab=20*log（abs（Hw）
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