通信原理实验一 数字基带传输Word格式文档下载.docx
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――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,那么抽样时刻为
✧抽样点数值为
〔画出星座图〕
✧判决为
其中假设为最正确基带传输系统,那么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。
三、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:
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]);
非匹配发送滤波器的时域波形'
实验结果
alpha=1时
(2)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)
f=F0*k/N;
HF(i)=Ts;
HF(i)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(i))-(1-alpha)/(2*Ts))));
elseHF(i)=0;
Hf=sqrt(HF);
%发送滤波器频率特性(根升余弦滚降滤波器〕
%匹配滤波器的时域特性
HF=Hf;
Hf=f_match(alpha,Ts,N,F0);
匹配发送滤波器频率特性'
匹配发送滤波器的时域波形'
Alpha=1
(3)由时域到频域的变化
alpha=1;
T0=1;
forn=-(N-1)/2:
(N-1)/2;
t=n*T0/Ts;
y=(1-4*alpha*alpha*t*t)*(pi*t);
if(y==0)
h(n+((N-1)/2+1))=(cos(pi*t)*cos(alpha*pi*t)-alpha*pi*sin(alpha*pi*t)*sin(pi*t))/(1-12*alpha*alpha*t*t);
else
h(n+((N-1)/2+1))=sin(pi*t)/(pi*t)*cos(alpha*pi*t)/(1-4*alpha*alpha*t*t);
n=-(N-1)/2:
k=1:
HF=h(n+((N-1)/2+1))*exp(-j*2*pi/N*k'
ht=1/N*HF*exp(j*2*pi/N*k'
%发送滤波器时域特性
subplot(2,2,4)
stem(f,HF,'
axis([0,F0,min(HF)-0.2,max(HF)+0.2]);
xlabel('
f'
),ylabel('
HF'
alpha=1的非匹配发送滤波器频率特性'
subplot(2,2,3);
n'
ht'
),title('
alpha=1的非匹配发送滤波器的时域波形'
subplot(2,2,2)
axis([0,F0,min(Hf)-0.2,max(Hf)+0.2]);
Hf'
alpha=1的匹配发送滤波器频率特性'
subplot(2,2,1);
alpha=1的匹配发送滤波器的时域波形'
2.输入信号叠加噪声,通过匹配和非匹配滤波两种方式,再经过抽样判决得到输出序列。
〔1〕匹配滤波形式
M=8;
%符号数
N=32;
%抽样点数
L=4;
Ts=L*T0;
Rs=1/Ts;
fs=1/T0;
Bs=fs/2;
%折叠频率
T=N/fs;
t=-T/2+[0:
N-1]/fs;
f=-Bs+[0:
N-1]/T;
%产生随机的序列输入
y=rand(1,M);
x0=zeros(1,M);
M
if
x0(i)=1;
else
x0(i)=-1;
end
end
subplot(5,2,1),stem(x0,'
b.'
输入符号序列'
%在两个序列间插入三个零得到发送信号
n=0:
L*M-1;
x1=zeros(1,L*M);
x1(L*(i-1)+1)=x0(i);
end
subplot(5,2,2);
stem(n,x1,'
发送信号'
%根升余弦的发送滤波器
f=k/N;
h=1/N*Hf*exp(j*2*pi/N*k'
subplot(523);
stem(t,h,'
axis([-T/2,T/2,1.1*min(h),1.1*max(h)]);
平方根升余弦发送滤波器的时域冲激响应'
%发送滤波器输出
y=conv(x1,h);
%输入信号与发送滤波器卷积输出
n=-T/2:
L*M-1-T/2+N-1;
subplot(524);
plot(n,y)
axis([-T/2,L*M-1-T/2+N-1,1.1*min(y),1.1*max(y)]);
发送滤波器输出波形'
%计算平均每比特功率
Eb=0;
length(y)
Eb=Eb+abs(y(i))*abs(y(i));
Eb=Eb/32;
%信噪比
SNR=20;
%产生噪声
sgma=sqrt(Eb/(10^(SNR/10))/2);
n0=sgma*randn(1,length(y));
p=length(y);
t0=0:
p-1;
subplot(525);
plot(t0,n0);
噪声'
%发送滤波器输出加噪声得接收滤波器输入
y1=y+n0;
subplot(526);
plot(n,y1);
接收滤波器输入信号'
%根升余弦的接收滤波器
subplot(527);
平方根升余弦接收滤波器的时域冲激响应'
%接收滤波器输出波形
r=conv(y1,h);
n=-T:
L*M-1-T+2*(N-1);
subplot(528);
stem(n,r,'
)
接收滤波器输出波形'
%抽样判决
sam=zeros(1,M);
fori=0:
M-1
c=find(n==i*fs/Rs);
sam(i+1)=r(c);
n1=0:
M-1;
subplot(5,2,9),stem(n1,sam,'
抽样值'
b=zeros(1,M);
ifsam(i)>
b(i)=1;
b(i)=-1
subplot(5,2,10),stem(b,'
判决结果'
实验结果
〔2〕非匹配滤波形式
将发送滤波器改为升余弦滚降滤波器,而接收滤波器为直通滤波器。
%升余弦的发送滤波器
%发送滤波器频率特性(升余弦滚降滤波器〕
升余弦发送滤波器的时域冲激响应'
%接收滤波器是直通滤波器,输出波形就是输入波形
r=y1;
3.比特速率不同时,基带系统采用非匹配滤波器,画出接收滤波器输出信号波形和眼图,并判断有无码间干扰
比特速率Rs=1/Ts时:
subplot(3,2,1),stem(x0,'
subplot(3,2,2);
Hf=HF;
subplot(323);
%接收滤波器输出
subplot(324);
%抽样判决
sam(i+1)=y(c);
subplot(3,2,5),stem(n1,sam,'
subplot(3,2,6),stem(b,'
%眼图
eyediagram(y,L,1,0);
接收滤波器输出信号眼图'
实验结果:
比特速率Rs=1/Ts时
实验结果分析:
此时判决序列无失真的恢复出了原始序列
实验分析:
此时眼图张的较开,比拟端正,码间串扰比拟小
比特速率Rs=4/3/Ts时:
此时判决序列相对于原始序列在n=4,7,8有明显的误判,眼图睁得不大有明显的码间干扰
比特速率Rs=4/5/Ts时:
此时判决序列相对于原始序列在n=3,4有明显的误判,眼图睁得不大有明显的码间干扰
4.信噪比和滚降系数不同时,基带系统分别为匹配滤波器和非匹配滤波器形式,画出发送数字序列和接收数字序列的星座图
采用匹配滤波器:
M=250;
N=1000;
%输入不同alpha值
SNR=input('
SNR='
%更改SNR值
scatterplot(y,L,0,'
r+'
发送信号星座图'
scatterplot(r,L,0,'
接收信号星座图'
SNR相同,Alpha取不同值时:
Alpha=0.8SNR=1dB时:
Alpha=0.3SNR=1dB时:
Alpha相同,SNR取不同值时:
Alpha=0.8SNR=1dB如上图所示
Alpha=0.8SNR=5dB时:
1、第一题中,主要区别了升余弦滚降和根升余弦滚降滤波器在频域和时域的不同。
主要在于频域幅度和
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