通信原理--數(shù)字基帶傳輸仿真實(shí)驗(yàn)

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1、數(shù)字基帶傳輸實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報告班級：通信一班姓名:一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、提高獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力；2、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和分析問題的能力；3、學(xué)習(xí)Matlab的使用；4、掌握基帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)的仿真方法；5、熟悉基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；6、掌握帶限信道的仿真以及性能分析；7、通過觀測眼圖和星座圖判斷信號的傳輸質(zhì)量。二、系統(tǒng)框圖及編程原理1.帶限信道的基帶系統(tǒng)模型（連續(xù)域分析）2輸入符號序列――2發(fā)送信號――――比特周期，二進(jìn)制碼元周期2發(fā)送濾波器――或或2發(fā)送濾波器輸出――2信道輸出信號或接收濾波器輸入信號（信道特性為1）2接收濾波器――或或2接

2、收濾波器的輸出信號其中（畫出眼圖）2如果位同步理想，則抽樣時刻為2抽樣點(diǎn)數(shù)值為（畫出星座圖）2判決為1.升余弦滾降濾波器式中稱為滾降系數(shù)，取值為,是常數(shù)。時，帶寬為Hz；時，帶寬為Hz。此頻率特性在內(nèi)可以疊加成一條直線，故系統(tǒng)無碼間干擾傳輸?shù)淖钚》栭g隔為s，或無碼間干擾傳輸?shù)淖畲蠓査俾蕿锽aud。相應(yīng)的時域波形為此信號滿足在理想信道中，，上述信號波形在抽樣時刻上無碼間干擾。如果傳輸碼元速率滿足，則通過此基帶系統(tǒng)后無碼間干擾。1.最佳基帶系統(tǒng)將發(fā)送濾波器和接收濾波器聯(lián)合設(shè)計為無碼間干擾的基帶系統(tǒng)，而且具有最佳的抗加性高斯白噪聲的

3、性能。要求接收濾波器的頻率特性與發(fā)送信號頻譜共軛匹配。由于最佳基帶系統(tǒng)的總特性是確定的，故最佳基帶系統(tǒng)的設(shè)計歸結(jié)為發(fā)送濾波器和接收濾波器特性的選擇。設(shè)信道特性理想，則有（延時為0）有可選擇濾波器長度使其具有線性相位。如果基帶系統(tǒng)為升余弦特性，則發(fā)送和接收濾波器為平方根升余弦特性。由模擬濾波器設(shè)計數(shù)字濾波器的時域沖激響應(yīng)升余弦濾波器（或平方根升余弦濾波器）的帶寬為，故其時域抽樣速率至少為，取，其中為時域抽樣間隔，歸一化為1。抽樣后，系統(tǒng)的頻率特性是以為周期的，折疊頻率為。故在一個周期內(nèi)以間隔抽樣，N為抽樣個數(shù)。頻率抽樣為，。相應(yīng)的離

4、散系統(tǒng)的沖激響應(yīng)為將上述信號移位，可得因果系統(tǒng)的沖激響應(yīng)。5．基帶傳輸系統(tǒng)（離散域分析）2輸入符號序列――2發(fā)送信號――――比特周期，二進(jìn)制碼元周期2發(fā)送濾波器――或2發(fā)送濾波器輸出――2信道輸出信號或接收濾波器輸入信號（信道特性為1）2接收濾波器――或2接收濾波器的輸出信號（畫出眼圖）2如果位同步理想，則抽樣時刻為2抽樣點(diǎn)數(shù)值為（畫出星座圖）2判決為三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、如發(fā)送濾波器長度為N=31，時域抽樣頻率為F_0=4/T_s,滾降系數(shù)分別取為0.1、0.5、1，計算并畫出此發(fā)送濾波器的時域波形和頻率特性，計算第一零點(diǎn)帶寬和第一旁

5、瓣衰減。以此發(fā)送濾波器構(gòu)成最佳基帶系統(tǒng)，計算并畫出接收濾波器的輸出信號波形和整個基帶系統(tǒng)的頻率特性，計算第一零點(diǎn)帶寬和第一旁瓣衰減。2、根據(jù)基帶系統(tǒng)模型，編寫程序，設(shè)計無碼間干擾的二進(jìn)制數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。要求要傳輸?shù)亩M(jìn)制比特個數(shù)、比特速率R_b（可用與Ts的關(guān)系表示）、信噪比SNR、滾降系數(shù)α是可變的。1)生成一個0、1等概率分布的二進(jìn)制信源序列（偽隨機(jī)序列）?？捎肕ATLAB中的rand函數(shù)生成一組0~1之間均勻分布的隨機(jī)序列，如產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)在（0，0.5）區(qū)間內(nèi)，則為0；如果在（0.5，1）區(qū)間內(nèi)，則為1。2)基帶系統(tǒng)傳輸特

6、性設(shè)計?？梢圆捎脙煞N方式，一種是將系統(tǒng)設(shè)計成最佳的無碼間干擾的系統(tǒng)，即采用匹配濾波器，發(fā)送濾波器和接收濾波器對稱的系統(tǒng)，發(fā)送濾波器和接收濾波器都是升余弦平方根特性；另一種是不采用匹配濾波器方式，升余弦滾降基帶特性完全由發(fā)送濾波器實(shí)現(xiàn)，接收濾波器為直通。3）產(chǎn)生一定方差的高斯分布的隨機(jī)數(shù)，作為噪聲序列，疊加到發(fā)送濾波器的輸出信號上引入噪聲。注意噪聲功率（方差）與信噪比的關(guān)系。信道高斯噪聲的方差為σ2，單邊功率譜密度N_0=2σ^2，如計算出的平均比特能量為Eb，則信噪比為SNR=10?log10(Eb/N0)。4）根據(jù)接收濾波器的輸

7、出信號，設(shè)定判決電平，在位同步理想情況下，抽樣判決后得到接收到的數(shù)字信息序列波形。3、假設(shè)加性噪聲不存在，傳輸64個特定的二進(jìn)制比特，如果比特速率R_b=1/T_s，基帶系統(tǒng)不采用匹配濾波器，畫出接收濾波器的輸出信號波形和眼圖，判斷有無碼間干擾，求出抽樣判決后的數(shù)字序列。如果將比特速率改為R_b=3/(4T_s)、4/(5T_s)，畫出接收濾波器的輸出信號波形和眼圖，判斷有無碼間干擾，求出抽樣判決后的數(shù)字序列。4、傳輸1000個隨機(jī)的二進(jìn)制比特，比特速率Rb=1/Ts，信噪比分別取1dB、3dB、5dB時，得到相應(yīng)的恢復(fù)數(shù)字信息序

8、列，基帶系統(tǒng)分別為匹配濾波器形式和非匹配濾波器形式、滾降系數(shù)分別為0.3、0.8，畫出發(fā)送數(shù)字信息序列和接收數(shù)字信息序列的星座圖，根據(jù)星座圖判斷信息傳輸質(zhì)量。討論信噪比、匹配濾波器和滾降系數(shù)對系統(tǒng)信息傳輸質(zhì)量的影響。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及程序分析I、實(shí)驗(yàn)一