通信原理实验数字基带传输仿真实验
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波形和眼图，判断有无码间干扰，求出抽样判决后的数字序列。
4、传输1000个随机的二进制比特，比特速率Rb =1/Ts，信噪比分别取1dB、3dB、5dB时，得到相应的恢复数字信息序列，基带系统分别为匹配滤波器形式和非匹配滤波器形式、滚降系数分别为0.3、0.8，画出发送数字信息序列和接收数字信息序列的星座图，根据星座图判断信息传输质量。讨论信噪比、匹配滤波器和滚降系数对系统信息传输质量的影响。
三、实验内容及程序分析
I、实验一：
发送滤波器长度为N=31，时域抽样频率F0为4 /Ts，滚降系数分别取0.1、0.5、1，
计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性。以此发送滤波器构成最佳基带系统，计算并画出接收滤波器的输出信号波形和整个基带系统的频率特性。
实验程序：
N=32;%抽样点数32
L=4;
数字基带传输实验
实验报告
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、系统框图及编程原理
抽样点数值为 （画出星座图）
判决为
三．实验内容
1、如发送滤波器长度为N=31，时域抽样频率为F_0=4/T_s,滚降系数分别取为0.1、0.5、1，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。以此发送滤波器构成最佳基带系统，计算并画出接收滤波器的输出信号波形和整个基带系统的频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。
2、根据基带系统模型，编写程序，设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统。要求要传输的二进制比特个数、比特速率R_b（可用与Ts的关系表示）、信噪比SNR、滚降系数α是可变的。
1) 生成一个0、1等概率分布的二进制信源序列（伪随机序列）。可用MATLAB 中的rand 函数生成一组0~1之间均匀分布的随机序列，如产生的随机数在（0，0.5）区间内，则为0；如果在（0.5，1）区间内，则为1。
如果传输码元速率满足 ，则通过此基带系统后无码间干扰。
3.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。
相应的离散系统的冲激响应为
将上述信号移位，可得因果系统的冲激响应。
5．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
Hcos(ii)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(ii))-(1-alpha)/(2*Ts))));
ii=find(abs(f)<=(1-alpha)/(2*Ts));
Hcos(ii)=Ts;
%gen sheng yu xian
Hrcos=sqrt(Hcos);
ft=zeros(1,N);
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。
由模拟滤波器设计数字滤波器的时域冲激响应
升余弦滤波器（或平方根升余弦滤波器）的带宽为 ，故其时域抽样速率至少为 ，取 ，其中 为时域抽样间隔，归一化为1。
抽样后，系统的频率特性是以 为周期的，折叠频率为 。故在一个周期内以间隔 抽样，N为抽样个数。频率抽样为 ， 。
4）根据接收滤波器的输出信号，设定判决电平，在位同步理想情况下，抽样判决后得到接收到的数字信息序列波形。
3、假设加性噪声不存在，传输64个特定的二进制比特，如果比特速率R_b =1/T_s，基带系统不采用匹配滤波器，画出接收滤波器的输出信号波形和眼图，判断有无码间干扰，求出
抽样判决后的数字序列。如果将比特速率改为R_b=3/(4T_s )、4/(5T_s )，画出接收滤波器的输出信号
判决为
2.升余弦滚降滤波器
式中 称为滚降系数，取值为 , 是常数。 时，带宽为 Hz； 时，带宽为 Hz。此频率特性在 内可以叠加成一条直线，故系统无码间干扰传输的最小符号间隔为 s，或无码间干扰传输的最大符号速率为 Baud。
相应的时域波形 为
此信号满足
在理想信道中， ，上述信号波形在抽样时刻上无码间干扰。
1.带限信道的基带系统模型（连续域分析）
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 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 或
接收滤波器的输出信号
其中
（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）
M=N/L;%码元数
Rs=0.25;
Ts=1/Rs;
fs=L/Ts;
Bs=fs/2;
T=N/fs;
t=-T/2+[0:N-1]/fs;
f=-Bs+[0:N-1]/T;
%升余弦滚降alpha=0.5
alphHale Waihona Puke Baidu=0.5;
Hcos=zeros(1,N);
ii=find(abs(f)>(1-alpha)/(2*Ts)&abs(f)<=(1+alpha)/(2*Ts));
2) 基带系统传输特性设计。可以采用两种方式，一种是将系统设计成最佳的无码间干扰的系统，即采用匹配滤波器，发送滤波器和接收滤波器对称的系统，发送滤波器和接收滤波器都是升余弦平方根特性；另一种是不采用匹配滤波器方式，升余弦滚降基带特性完
全由发送滤波器实现，接收滤波器为直通。
3）产生一定方差的高斯分布的随机数，作为噪声序列，叠加到发送滤波器的输出信号上引入噪声。注意噪声功率（方差）与信噪比的关系。信道高斯噪声的方差为σ 2，单边功率谱密度N_0=2σ^2，如计算出的平均比特能量为Eb ，则信噪比为SNR =10 ? log10 (Eb / N0 )。
4、传输1000个随机的二进制比特，比特速率Rb =1/Ts，信噪比分别取1dB、3dB、5dB时，得到相应的恢复数字信息序列，基带系统分别为匹配滤波器形式和非匹配滤波器形式、滚降系数分别为0.3、0.8，画出发送数字信息序列和接收数字信息序列的星座图，根据星座图判断信息传输质量。讨论信噪比、匹配滤波器和滚降系数对系统信息传输质量的影响。
三、实验内容及程序分析
I、实验一：
发送滤波器长度为N=31，时域抽样频率F0为4 /Ts，滚降系数分别取0.1、0.5、1，
计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性。以此发送滤波器构成最佳基带系统，计算并画出接收滤波器的输出信号波形和整个基带系统的频率特性。
实验程序：
N=32;%抽样点数32
L=4;
数字基带传输实验
实验报告
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、系统框图及编程原理
抽样点数值为 （画出星座图）
判决为
三．实验内容
1、如发送滤波器长度为N=31，时域抽样频率为F_0=4/T_s,滚降系数分别取为0.1、0.5、1，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。以此发送滤波器构成最佳基带系统，计算并画出接收滤波器的输出信号波形和整个基带系统的频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。
2、根据基带系统模型，编写程序，设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统。要求要传输的二进制比特个数、比特速率R_b（可用与Ts的关系表示）、信噪比SNR、滚降系数α是可变的。
1) 生成一个0、1等概率分布的二进制信源序列（伪随机序列）。可用MATLAB 中的rand 函数生成一组0~1之间均匀分布的随机序列，如产生的随机数在（0，0.5）区间内，则为0；如果在（0.5，1）区间内，则为1。
如果传输码元速率满足 ，则通过此基带系统后无码间干扰。
3.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。
相应的离散系统的冲激响应为
将上述信号移位，可得因果系统的冲激响应。
5．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
Hcos(ii)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(ii))-(1-alpha)/(2*Ts))));
ii=find(abs(f)<=(1-alpha)/(2*Ts));
Hcos(ii)=Ts;
%gen sheng yu xian
Hrcos=sqrt(Hcos);
ft=zeros(1,N);
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。
由模拟滤波器设计数字滤波器的时域冲激响应
升余弦滤波器（或平方根升余弦滤波器）的带宽为 ，故其时域抽样速率至少为 ，取 ，其中 为时域抽样间隔，归一化为1。
抽样后，系统的频率特性是以 为周期的，折叠频率为 。故在一个周期内以间隔 抽样，N为抽样个数。频率抽样为 ， 。
4）根据接收滤波器的输出信号，设定判决电平，在位同步理想情况下，抽样判决后得到接收到的数字信息序列波形。
3、假设加性噪声不存在，传输64个特定的二进制比特，如果比特速率R_b =1/T_s，基带系统不采用匹配滤波器，画出接收滤波器的输出信号波形和眼图，判断有无码间干扰，求出
抽样判决后的数字序列。如果将比特速率改为R_b=3/(4T_s )、4/(5T_s )，画出接收滤波器的输出信号
判决为
2.升余弦滚降滤波器
式中 称为滚降系数，取值为 , 是常数。 时，带宽为 Hz； 时，带宽为 Hz。此频率特性在 内可以叠加成一条直线，故系统无码间干扰传输的最小符号间隔为 s，或无码间干扰传输的最大符号速率为 Baud。
相应的时域波形 为
此信号满足
在理想信道中， ，上述信号波形在抽样时刻上无码间干扰。
1.带限信道的基带系统模型（连续域分析）
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 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 或
接收滤波器的输出信号
其中
（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）
M=N/L;%码元数
Rs=0.25;
Ts=1/Rs;
fs=L/Ts;
Bs=fs/2;
T=N/fs;
t=-T/2+[0:N-1]/fs;
f=-Bs+[0:N-1]/T;
%升余弦滚降alpha=0.5
alphHale Waihona Puke Baidu=0.5;
Hcos=zeros(1,N);
ii=find(abs(f)>(1-alpha)/(2*Ts)&abs(f)<=(1+alpha)/(2*Ts));
2) 基带系统传输特性设计。可以采用两种方式，一种是将系统设计成最佳的无码间干扰的系统，即采用匹配滤波器，发送滤波器和接收滤波器对称的系统，发送滤波器和接收滤波器都是升余弦平方根特性；另一种是不采用匹配滤波器方式，升余弦滚降基带特性完
全由发送滤波器实现，接收滤波器为直通。
3）产生一定方差的高斯分布的随机数，作为噪声序列，叠加到发送滤波器的输出信号上引入噪声。注意噪声功率（方差）与信噪比的关系。信道高斯噪声的方差为σ 2，单边功率谱密度N_0=2σ^2，如计算出的平均比特能量为Eb ，则信噪比为SNR =10 ? log10 (Eb / N0 )。