通信原理实验一 数字基带传输.docx

编号：
时间：2021年x月x日
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES30页
第PAGE\*MERGEFORMAT30页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT30页

通信原理实验一

数字基带传输

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。

实验原理
匹配滤波器和非匹配滤波器：
升余弦滚降滤波器频域特性：

将频域转化为时域

2.最佳基带系统
将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统，而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。
要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。由于最佳基带系统的总特性是确定的，故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。
设信道特性理想，则有

（延时为0）
有
可选择滤波器长度使其具有线性相位。
如果基带系统为升余弦特性，则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。
3.基带传输系统（离散域分析）
输入符号序列――
发送信号――――比特周期，二进制码元周期

发送滤波器――
或
发送滤波器输出――

信道输出信号或接收滤波器输入信号
（信道特性为1）
接收滤波器――
或
接收滤波器的输出信号

（画出眼图）
如果位同步理想，则抽样时刻为
抽样点数值为（画出星座图）
判决为
其中若为最佳基带传输系统，则发送滤波器和接收滤波器都为根升余弦滤波器，当采用非匹配滤波器时，发送滤波器由升余弦滤波器基带特性实现，接收滤波器为直通。

实验内容
1.通过匹配滤波和非匹配滤波方式，得到不同的滚降系数下发送滤波器的时域波形和频率特性。
实验程序：
（1）非匹配情况下：
升余弦滚降滤波器的模块函数（频域到时域的转换）
function[Hf,ht]=f_unmatch(alpha,Ts,N,F0)
k=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
f=F0/N*k;
fori=1:N;
if(abs(f(i))<=(1-alpha)/(2*Ts))
Hf(i)=Ts;
elseif(abs(f(i))<=(1+alpha)/(2*Ts))
Hf(i)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(i))-(1-alpha)/(2*Ts))));
elseHf(i)=0;
end;
end;
主函数
alpha=input('alpha=');%输入不同的滚降系数值
N=31;%序列长度
Ts=4;
F0=1;%抽样频率
n=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
k=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
f=F0/N*k;
Hf=zeros(1,N);
Hf=f_unmatch(alpha,Ts,N,F0);
ht=1/N*Hf*exp(j*2*pi/N*k'*n);%非匹配滤波器的时域特性
subplot(2,1,1)
stem(f,Hf,'.');
axis([-F0/2,F0/2,min(Hf)-0.2,max(Hf)+0.2]);
title('非匹配发送滤波器频率特性');
subplot(2,1,2);
stem(n,ht,'.');
axis([-(N-1)/2,(N-1)/2,min(ht)-0.2,max(ht)+0.2]);
title('非匹配发送滤波器的时域波形');

实验结果
alpha=1时

Alpha=0.5时

Alpha=0.1时

匹配情况下
根升余弦滚降滤波器的模块函数（频域到时域的转换）
function[Hf,ht]=f_match(alpha,Ts,N,F0)
k=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
f=F0*k/N;
fori=1:N;
if(abs(f(i))<=(1-alpha)/(2*Ts))
HF(i)=Ts;
elseif(abs(f(i))<=(1+alpha)/(2*Ts))
HF(i)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(i))-(1-alpha)/(2*Ts))));
elseHF(i)=0;
end;
end;
n=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
k=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
Hf=sqrt(HF);%发送滤波器频率特性(根升余弦滚降滤波器）
ht=1/N*Hf*exp(j*2*pi/N*k'*n);%匹配滤波器的时域特性
主函数
alpha=input('alpha=');
N=31;
Ts=4;
F0=1;
n=[-(N-1)/2:(N