-
数字基带传输实验
2014
< br>、
3
、
28
数字基带传输实验
小组成员：
所在班级：通信一班
指导老师：马丕明
总
结
报
告
数字基带传输实验
2014
、
3
、
28
目
录
一、实验目的
................................................ .................................................. ..............
3
二、
实验原理
.................................................
..................................................
...........
3
三、实验内容
< br>............................................... .................................................. ...............
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
..................................
...............
6
（二）设计无码间干扰
的二进制数字基带传输系统
...........................
..............
8
1
、子函数模块
................................
..................................................
..............
8
2
、无码间干扰的数字二进制基带传输系统的模拟
.................
................. 11
四、实验总结：
..................................................
..................................................
....
145
数字基带传输实验
2014
、
3
、
28
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
信源
发送滤波器
信道
接收滤波器
抽样
判决
输出
噪声
位定时
提取
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<
/p>
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
数字基带传输实验
2014
、
3
、
28
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
h=hn.*wn;%
加窗后的升余弦滚降滤波器
subplot(2,2,3);
stem(n,h);
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
< br>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
');
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
');
数字基带传输实验
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、
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、
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Alpha=0.2
升
余
弦
滤
< br>波
器
单
位
冲
击
响
应
时
域
特
性
布
拉
克
曼
窗
单
位
冲
击
响
应
时
域
< br>特
性
1
1
0.5
w
n
0
-0.5
0
10
20
30
h
n
0.5
0
0
10
20
30
n
发
送
滤
波
器
的
冲
击
响
应
1
0.5
4
3
n
发
送
滤
波<
/p>
器
的
幅
频
特
性
a
b
s
(
h
w
)
2
1
0
X: 1.23
Y: 0.02952
h
< br>0
-0.5
0
10
n
20
30
0
2
w
4
6
< br>
图
2
窗函
数法设计非匹配形式滤波器冲击响应
(alpha=0.2)
发
送
滤
波
器
的
增
益
图
形
10
5
0
G
r
f
(
d
B
)
-5
-10
-15
-20
X: 1.34
Y: -18.96
-25
0
1
2
3
w
4
5
6
7
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
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、
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、
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非
匹
配
滤
波
器
时
< br>域
单
位
冲
击
响
应
波
形
(1)
1
S
F
(
n
)
0
-1
-15
-10
0
5
n
非
匹<
/p>
配
滤
波
器
归
一
化
幅
频
特
性
(1)
-5
10
15
1
0.5
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
2
0
l
o
g
︳
H
(
e
j
< br>?
)
︳
(
d
B
)
?
/
?
非
匹
配
滤
波
器
增
益
图
形
（
dB
）
(1)
0
-100
-200
0
0.
1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8<
/p>
0.9
1
?
/<
/p>
?
图
3 <
/p>
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
< br>余
弦
滚
降
函
数
，
主
函
数
是
一
个
频
率
抽
样
：
T=1,fs=1,Tc=4,N=31
hn=1/N*Hf*exp(j*2*pi/N*K'*n);
%
%
子函数
function
数字升余弦滚降滤波器单位冲击响应
[hn,Hf,f]=f_sam
pling(N,Tc,fs)
%
主函数
alpha=0.2;
Function
[hm]=f_samp_m(N,Tc,fs)
K=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
N=31;
n=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
K=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
f=K*fs/N;
m=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
f1=(1-alpha)/(2*Tc);
[hn,Hf,f]=f_sampling(31,4,1);
f2=(1+alpha)/(2*Tc);
HF=squrt(Hf);
Hf=zeros(1,N);
%
升余弦滚降滤波
器频率响应抽样函数
for i=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))));
else
Hf(i)=0;
end;
end;
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
’
);ylabe
i(
‘
Hw
’
);
Figure
；
Ab=20*log(abs(Hw));plot(w,A
b);title(
‘
增
益
图
形
’
)
；
xla
bel(
‘
w
’
);ylabel(
‘
20*log(abs(Hw))(d
B)
’
);
数字基带传输实验
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Figure
；
sub
plot(2,1,1);stem(HF,
’
.
’
);title(
‘
匹<
/p>
配
滤
波
器
频
域
单
位
冲
击
响
应
波
形
’
)
；
xlabel(
‘
f(Hz)<
/p>
’
);ylabel(
‘
HF
’
);
Figure
；
Alpha=0.2
subplot(2,1,2);stem(real(hm
),
’
.
’
)
;xlabel(
‘
m
’
);ylabel(
‘
nm
’
);axis([0,35,-0.15,0.7]);tit
le(
‘
匹配滤波器时域单位冲击响应波
形
’
)
；
升
余
弦
滤
波
器
单
位
冲
击
响
应
< br>时
域
特
性
布
拉
克
曼
窗
单
位
冲
击
响
应
时
域
特
性
1
1
0.5
w
n
0
-0.5
0
10
20
30
h
n
0.5
0
0
10
20
30
n
发
送
滤
波
器
的
冲
击
响
应
0.5
a
b
s
(
h
w
)
/
m
a
x
(
a
b
s
(<
/p>
h
w
)
)
1
n
发
送
滤
波
器
的
归
一
化
幅
频
特
性
1
0.5
X: 1.266
Y: 0.00168
h
0
-0.5
0
10
n
20
30
0
0
2
4
w
6
8
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)
发
< br>送
滤
波
器
的
增
益
图
形
10
5
0
G<
/p>
r
f
(
d
B
)
-5
-10
-15
X: 1.328
Y: -18.9
4
-20
-25
0
1
2
3
w
4
5
6
7
图
5
频率抽样法设计匹配滤波器增益图形
(alpha=0.2)
Alpha=1
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