实验一基带传输系统实验
目录：
一、实验目的 (2)
二、实验原理 (2)
三、实验内容 (3)
（一）因果数字升余弦滚降滤波器设计 (3)
1) 窗函数法设计非匹配形式的基带系统的发送滤波器 (3)
2) 频率抽样法设计匹配形式的基带系统的发送滤波器 (5)
3) 非匹配形式下窗函数设计法和匹配模式下频率抽样法设计的滤波器第一零点带
宽和第一旁瓣衰减 (7)
（二）根据离散域基带系统模型，设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统 (7)
（三）非匹配模式和匹配模式的无码间干扰的数字基带传输系统测试 (10)
1) 非匹配滤波器无加性噪声系统 (10)
2) 非匹配滤波器和匹配滤波器加加性噪声系统 (12)
四、实验心得 (15)
指导老师：马丕明
班级：通信一班
姓名：石恬静201100120172
蒋金201100120222
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、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。
二、实验原理
数字通信系统的模型如下图所示：
在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。
带限信道的数字基带传输系统的传输模型为：
发送滤波器 传输信道 接收滤波器
}{n a x(t) y(t) r(t) }'{a n
定时信号
输入符号序列
{a }
l ，其取值为1或-1；每隔一个比特周期Tb 发送一个脉冲信号得到
发送信号()d t ；在匹配形式下，发送滤器和接收滤波器都是平方根升余弦滚降滤波器，在
)(w G r )(w C
)(w G R 抽样判决 噪声源 位定时提取 信源 信源编码器 信道编码器
数字调制器
数字信源
噪声
信道
信宿
信源译码器 信道译码
数字解调器
数字信宿
编码信道
非匹配形式下，发送滤波器是升余弦滚降滤波器而接收滤波器是直通型。发送信号()d t 经过发送滤波器后输出信号()x t ；信号在信道内传输时受到噪声的干扰，信道输出的信号
()()()y t x t n t =+；经过接收滤波器后的输出信号为()()()R r t y t g t =*；采用不同的滤波
器对输出信号产生的延时会有所不同，在采样时要确定采样的起始点，然后对输出信号进行抽样判决，得到判决
'l {}
a 。根据接送滤波器的输出信号的眼图判断信号有无码间干扰；根
据抽样判决点信号的星座图判断噪声对通信系统通信质量的影响程度。
由模拟升余弦滚降滤波器得到数字升余弦滚降滤波器可采用窗函数设计法和频率抽样法。
窗函数法是从模拟升余弦滤波器的单位冲激响应的表达式
222sin /cos /()/14/c c
d c c t T t T h t t T t T παππα=
?
-出发，对其进行时域抽样、截断、加窗得到，最后向右移
位得到因果的数字升余弦滚降滤波器的单位冲激响应()h nT 。
频率抽样法是从模拟升余弦滚降滤波器的频率响应表达式入手，对其进行频率抽样后进行IDFT 变换，最后向右移位，得到实际的因果的数字升余弦滚降滤波器的单位冲激响应。
三、实验内容
（一）因果数字升余弦滚降滤波器设计
给定的升余弦系统的频域响应表达式和时域单位冲激响应的表达式，分别采用窗函数法（选用Blackman 窗）和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚降的基带系统。
滤波器设计的有关参数：T=1,31,4,1===N T f c s 。滚降系数分别为 0.2，1；设计滤波器。
1) 窗函数法设计非匹配形式的基带系统的发送滤波器
A. 程序如下： 子函数：
function [h]=unmatch_filter(N,Tc,a)
%hn 升余弦滚降滤波器的单位冲击响应% N ：抽样点数 %Tc ：表征升余弦滤波器的频率响应常数 % a ：滚降系数 t=[-(N-1)/2:(N-1)/2]; for i=1:N;
if (abs(t(i))==0)
h(i)=1;
elseif ((1-4*a*a*t(i)*t(i)/Tc/Tc)==0) h(i)=sin(pi*t(i)/Tc)/t(i)*Tc/4;
else
h(i)=sin(pi*t(i)/Tc)*cos(a*pi*t(i)/Tc)/(pi*t(i)/Tc)/(1-4*a*a*t (i)*t(i)/Tc/Tc); end ; end ; end
主程序：
clc;clear all ;close all ;
a=input('滚降系数a=');Tc=4;N=31;
w=-1:0.01:1;n=[1:N];wd=(blackman(N))';[h]=unmatch_filter(N,Tc,a); hn=h.*wd; % h 为实际的因果数字升余弦滚降滤波器的单位冲击响应
[H,w]=freqz(hn);mag=abs(H);H1=max(mag);Hw=mag/H1;Hdb=20*log10((ma g+eps)/H1);
subplot(221);stem(real(hn),'.');
title('单位冲击响应时域特性');xlabel('t');ylabel('hn'); subplot(222);plot(w,abs(H));
title('幅频特性');xlabel('w');ylabel('abs(H)'); subplot(223);plot(w,Hw);
title('归一化幅频响应');xlabel('w');ylabel('Hw'); subplot(224);plot (w/pi,Hdb );
title ('幅度响应（单位：dB ）');xlabel('w/pi');ylabel('Hdb/dB'); B. 结果: 当a=0.2时：
10203040
-0.5
00.5
1单位冲击响应时域特性t
h n
1234
246幅频特性
w
a b s (H )
01
234
0.5
1X: 1.239Y: 0.001283
归一化幅频响应
w
H w
0.51
-150
-100-500幅度响应（单位：dB ）
w/pi
H d b /d B
图1 非匹配滤波器a=0.2时的单位冲击响应和幅度响应波形
当a=1时：
10
203040
-0.5
00.5
1单位冲击响应时域特性t
h n
1
234
0123
4幅频特性
w
a b s (H )
1
2
3
4
0.5
1X: 1.638
Y: 0.009788
归一化幅频响应w
H w
0.51
-200
-150-100-50
0幅度响应（单位：dB ）
w/pi
H d b /d B
图2 非匹配滤波器a=1时的单位冲击响应和幅度响应波形
2) 频率抽样法设计匹配形式的基带系统的发送滤波器 A. 程序如下： 子函数：
function [hn]=match_filter(N,Tc,a)
n=-(N-1)/2:(N-1)/2;%时域取值-15至+15k=n;f=k*1/N;%频率 Hf=zeros(1,N); %根升余弦匹配滤波器 for i=1:N %升余弦滤波器频域特性
if (abs(f(i))<=(1-a)/(2*Tc)) Hf(i)=Tc;
elseif (abs(f(i))<=(1+a)/(2*Tc))
Hf(i)=Tc/2*(1+cos(pi*Tc/a*(abs(f(i))-(1-a)/(2*Tc)))); else Hf(i)=0; end end
HF=sqrt(Hf);%根升余弦滚降滤波器
hn=1/N*HF*exp(j*2*pi/N*k'*n);%根升余弦滚降滤波器时域特性 end 主程序：
a=input('滚降系数a=');Tc=4;N=31; [hn,HF,n]=match_filter(N,Tc,a);
[H,w]=freqz(hn);mag=abs(H);H1=max(mag);Hw=mag/H1;Hdb=20*log10((ma g+eps)/H1);
subplot(221);stem(real(hn),'.');
title('单位冲击响应时域特性');xlabel('t');ylabel('hn'); subplot(222);plot(w,abs(H));
title('幅频特性');xlabel('w');ylabel('abs(H)'); subplot(223);plot(w,Hw);
title('归一化幅频响应');xlabel('w');ylabel('Hw'); subplot(224);plot (w/pi,Hdb );
title ('幅度响应（单位：dB ）');xlabel('w/pi');ylabel('Hdb/dB'); B. 结果： 当a=0.2时：
10
203040
-0.2
00.20.4
0.6单位冲击响应时域特性
t
h n
1234
123幅频特性
w
a b s (H )
1
23
4
0.5
1X: 1.012
Y: 0.001538
归一化幅频响应w
H w
0.51
-80
-60-40-20
0幅度响应（单位：dB ）
w/pi
H d b /d B
图3 匹配滤波器a=0.2时的单位冲击响应和幅度响应波形
当a=1时：
10
203040
-0.5
00.5
1单位冲击响应时域特性t
h n
1
2
34
00.511.5
2幅频特性
w
a b s (H )
01
2340
0.5
1归一化幅频响应w
H w
0.51
-100
-50050X: 0.5508Y: -38.52
幅度响应（单位：dB ）
w/pi
H d b /d B
图4 匹配滤波器a=1时的单位冲击响应和幅度响应波形
3)非匹配形式下窗函数设计法和匹配模式下频率抽样法设计的滤波器第一零点带宽和第
一旁瓣衰减
滚降系数a
非匹配形式滤波匹配形式滤波窗函数法频率抽样法
第一零点带宽
(rad/s)
第一旁瓣衰减
(dB)
第一零点带宽
(rad/s)
第一旁瓣衰减
(dB)
0.2 1.239 46.46 1.012 24.74
1 1.638 109.5 1.651 38.52
表一非匹配滤波器和匹配滤波器在不同滚降系数下的第一零点带宽和第一旁瓣衰减比较
结论：改变滤波器的滚降系数，滤波器的第一零点带宽和第一旁瓣衰减的变化：
非匹配形式滤波器，增大滚降系数，第一零点带宽增大，衰减增大；非匹配形式滤波，增大滚降系数，第一零点带宽增大，衰减增大；在相同滚降系数下，非匹配形式滤波器比匹配形式滤波器衰减快。
（二）根据离散域基带系统模型，设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统
系统各部分子函数
1）二进制信源子函数
function [y0]=source(L) %产生源序列，生成-1，1等概率分布的二进制信源序列%L传输二进制比特个数
x0=rand(1,L);%产生0-1之间均匀分布的随机序列
for i=1:L
if x0(i)>0.5;%若产生的随机数在（0.5,1）区间内，为1
y0(i)=1;
else y0(i)=-1;%若产生的随机数在（0,0.5）区间内，则为-1
end;
end
end
2）发送信号生成子函数
function [y1]=send(y0,Tb)
y1=zeros(1,length(y0)*Tb);%产生零序列
for i=1:length(y0)
y1(Tb*(i-1)+1)=y0(i);%插入零点
end
3）非匹配模式下的升余弦滚降滤波器
function[h]=unmatch_filter(N,Tc,a)
%hn 升余弦滚降滤波器的单位冲击响应% N：抽样点数
%Tc：表征升余弦滤波器的频率响应常数 % a：滚降系数
t=[-(N-1)/2:(N-1)/2];
for i=1:N;
if(abs(t(i))==0)
h(i)=1;
elseif((1-4*a*a*t(i)*t(i)/Tc/Tc)==0)
h(i)=sin(pi*t(i)/Tc)/t(i)*Tc/4;
else
h(i)=sin(pi*t(i)/Tc)*cos(a*pi*t(i)/Tc)/(pi*t(i)/Tc)/(1-4*a*a*t(i) *t(i)/Tc/Tc);
end;
end;
end
4) 匹配模式下的发送滤波器
function[hn]=match_filter(N,Tc,a)
n=-(N-1)/2:(N-1)/2;%时域取值-15至+15
k=n;f=k*1/N;%频率
Hf=zeros(1,N); %根升余弦匹配滤波器
for i=1:N %升余弦滤波器频域特性
if (abs(f(i))<=(1-a)/(2*Tc))
Hf(i)=Tc;
elseif(abs(f(i))<=(1+a)/(2*Tc))
Hf(i)=Tc/2*(1+cos(pi*Tc/a*(abs(f(i))-(1-a)/(2*Tc))));
else Hf(i)=0;
end
end
HF=sqrt(Hf);%根升余弦滚降滤波器
hn=1/N*HF*exp(j*2*pi/N*k'*n);%根升余弦滚降滤波器时域特性
end；
5）发送滤波器输出信号计算子函数
function [y]=convolation(y1,hn)%发送滤波器输出
y=conv(y1,hn);%输入信号与发送滤波器卷积输出
end
6）给定标准方差，高斯分布随机数生成子函数
function [y2]=gaosi(L,Tb,sgma)%高斯分布随机数生成函数
y2=sgma*randn(1,L*Tb);
end
7）给定信噪比，噪声标准方差计算子函数
function [n0]=guass(SNR,y,L)%生成高斯白噪声
Eb=0;%初始能量赋值
for i=1:length(y) %计算能量总和
Eb=Eb+abs(y(i))*abs(y(i));
end
Eb=Eb/L;%计算平均比特能量
N0=Eb/(10^(SNR/10));%计算单边功率谱密度
sgma=sqrt(N0/2);%标准差
n0=sgma*randn(1,length(y));%得到均值为0，方差为N0的高斯噪声
end
8）AWGN信道输出子函数
function [y3]=xindao(y,n0)
y3=y+n0;
end
9）接收滤波器输出信号生成子函数
function r=recipient_output(y3,hn)
r=conv(y3,hn);%接收滤波器输出信号r(n)=y3(n)*hn(n)
end
10) 抽样判决点信号生成子函数
function [sample,sample1]=samples(L,A,r)
sample=zeros(1,L);%判决后输出序列
sample1=zeros(1,L);%直接抽样序列
for i=1:L
sample1(i)=r(1+(i-1)*A);%取出n*Tb+1位置上的L个值
end
for i=1:L
if sample1(i)>0 %若抽样值为正，判为1
sample(i)=1;
else sample(i)=-1;%若抽样值为负，判为-1
end
end
end
11）画眼图子函数
function [y6]=yantu(Tb,L,r)
y6=0;
for i=1:(8*Tb):(Tb*L) %将信号分段
for j=1:(8*Tb)
y6(j)=r(i+j-1);%信号叠加
end;
x=1:8*Tb;xx=1:0.01:8*Tb;
eyes=spline(x,real(y6),xx);%曲线平滑
figure(2);
plot(xx,eyes);title('眼图'); xlabel ('xx'); ylabel ('eyes' ); hold on;
end
12) 误比特率计算子函数
function [Pe,j]=BER(y0,sample,L)
j=0;%误码个数 for i=1:L
if y0(i)~=sample(i) %与发送序列进行比较 j=j+1; end
Pe=j/L*100; end
（三）非匹配模式和匹配模式的无码间干扰的数字基带传输系统测试
给定要传输的二进制比特个数、比特速率b
R 、信噪比SNR 、滚降系数α，合理调用如上设计
的子函数，构建非匹配模式和匹配模式下的无码间干扰的数字基带传输系统。
非匹配滤波器不加噪声的主程序如下： L=240;%输入二进制比特个数
a=input('滚降系数a=');Tb=input('比特周期Tb=');%比特周期 Rb=1/Tb;N=31;Tc=4;%Rb 为比特传输速率,N 滤波器阶数 [y0]=source(L);%二进制信源序列 [y1]=send(y0,Tb);%发送信源序列
[h]=unmatch_filter(N,Tc,a);wd=(blackman(N))';hn=h.*wd;%发送滤波器的时域函数 %发送滤波器
[y]=convolation(y1,hn);%发送滤波器输出波形 y=y((N+1)/2:(N+1)/2-1+L*Tb); %接收滤波器
r=y;%系统无噪声 figure(1)
plot(r);title('接收滤波器输出信号');xlabel ('t'); ylabel ('r' ); %抽样判决
[sample,sample1]=samples(L,Tb,r); %眼图
[y6]=yantu(Tb,L,r); %计算误码率
[Pe,j]=BER(y0,sample,L);
1) 非匹配滤波器无加性噪声系统
加性噪声不存在，传输240个二级制比特，比特速率Rb=1/Tc 、4/3*Tc 、1/2*Tc ，比特间隔为Tb=4T ，Tb=3T ，Tb=8T ，基带不采用匹配滤波器，画出输出信号波形及眼图，判断有无码间干扰，并计算误比特个数级误比特率。 A. Tb=4T a=1
无码间干扰，误比特率为Pe=0，误比特数j=0
100
200
300
400
500600
700
800
900
1000
-1
-0.8
-0.6-0.4-0.200.2
0.40.60.81接收滤波器输出信号
t
r
图5 比特周期为Tb=4T 时接收滤波器的输出信号波形
051015
20253035
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
眼图
xx
e y e
s
图6 比特周期为Tb=4T 时接收滤波器输出信号的眼图
B. Tb=3T a=1
误比特率仍计算为Pe=0，但观察眼图可知会产生较大的码间干扰
010*******
400500600700800
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
接收滤波器输出信号
t
r
图7 比特周期为Tb=3T 时接收滤波器的输出信号波形
0510
152025
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
眼图
xx
e y e s
图8 比特周期为Tb=3T 时接收滤波器输出信号的眼图
C. Tb=8T a=1
无码间干扰，误比特率为Pe=0，误比特数j=0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
-1
-0.8
-0.6-0.4-0.200.2
0.40.60.81接收滤波器输出信号
t
r
图9 比特周期为Tb=8T 时，接收滤波器输出信号波形
0102030
40506070
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
眼图
xx
e y e s
图10 比特周期为Tb=8T 时，接收滤波器输出信号眼图
2) 非匹配滤波器和匹配滤波器加加性噪声系统
传输 240 个二进制比特，比特速率Rb=1/Tc ，信噪比分别取 1dB 、10dB 时，基带系统分别为匹配滤波器形式和非匹配滤波器形式、滚降系数为 0.3，得到相应的恢复数字信息序列。调用matlab 的星座图函数画出接收抽样判决点信号的星座图。根据星座图的坐标取值，判断噪声对信号的影响程度和信号的传输质量。讨论信噪比、是否采用匹配滤波器对系统信息传输质量的影响。
非匹配滤波器加噪声的主程序如下：
L=240;%输入二进制比特个数 a=input('滚降系数a='); SNR=input('信噪比SNR=');
Tb=4;Rb=1/Tb;%比特传输速率N=31;%滤波器阶数Tc=4; [y0]=source(L); [y1]=send(y0,Tb);
[h]=unmatch_filter(N,Tc,a);wd=(blackman(N))';hn=h.*wd; %发送滤波器
[y]=convolation(y1,hn);%发送滤波器输出波形 y=y((N+1)/2:(N+1)/2-1+L*Tb); %高斯噪声
[n0]=guass(SNR,y,L)
[y3]=xindao(y,n0)%加入噪声后信号 %接收滤波器
r=conv(y3,hn); %观察接收滤波器输出 r=r((N+1)/2:(N+1)/2-1+L*Tb); %抽样判决
[sample,sample1]=samples(L,Tb,r) stem(sample,'.');
title('判决输出序列'); xlabel ('n'); ylabel ('sample' ); %星座图
scatterplot(r,Tb,0,'r*'); %计算误码率
[Pe,j]=BER(y0,sample,L)
A. 非匹配模式下 SNR=1dB a=0.3 误码率Pe=7.0833 ，误比特数j=17
50
100
150
200
250
-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2
0.4
0.60.81判决输出序列
n
s a m p l e
-10-5
510
-10
-5
5
10
Q u a d r a t u r e
In-Phase
Scatter plot
图11 非匹配模式下，SNR=1dB 的恢复信号波形和接收滤波器输出信号星座图
B. 非匹配模式下 SNR=10dB a=0.3 误码率Pe=0，误比特数j=0
50
100
150
200
250
-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4
0.60.81判决输出序列
n
s a m p l e
-5
5
-5
-4-3-2
-1012
345Q u a d r a t u r e
In-Phase
Scatter plot
图12 非匹配模式下，SNR=10dB 的恢复信号波形和接收滤波器输出信号星座图
分析结论：由上图可知可得，输出信噪比越大，噪声对信号的影响程度越小，传输质量越好。
匹配滤波器加噪声的主程序如下： L=240;%输入二进制比特个数 a=input('滚降系数a=');
SNR=input('信噪比SNR=')%输入性噪比 Tb=4;%比特周期
Rb=1/Tb;%比特传输速率 N=31;Tc=4;%滤波器阶数 [y0]=source(L); [y1]=send(y0,Tb);
[hn]=match_filter(N,Tc,a);
%发送滤波器
[y]=convolation(y1,hn);%发送滤波器输出波形 y=y((N+1)/2:(N+1)/2-1+L*Tb); %高斯噪声
[n0]=guass(SNR,y,L)
[y3]=xindao(y,n0)%加入噪声后信号 %接收滤波器
r=conv(y3,hn); %观察接收滤波器输出 r=r((N+1)/2:(N+1)/2-1+L*Tb); %抽样判决
[sample,sample1]=samples(L,Tb,r) stem(sample,'.');
title('判决输出序列'); xlabel ('n'); ylabel ('sample' ); %星座图
scatterplot(r,Tb,0,'r*'); %计算误码率
[Pe,j]=BER(y0,sample,L)
C. 匹配模式下 SNR=1 a=0.3 误码率Pe=4.5833,误比特数j=11
50
100
150
200
250
-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4
0.60.81判决输出序列
n
s a m p l e
-2
-1
1
2
-2.5
-2-1.5-1
-0.500.51
1.52
2.5Q u a d r a t u r e
In-Phase
Scatter plot
图13 匹配模式下，SNR=1dB 的恢复信号波形和接收滤波器输出信号星座图
D. 匹配模式下 SNR=10 a=0.3 误码率Pe=0,误比特数j=0
50
100
150
200
250
-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2
0.4
0.60.81
判决输出序列
n
s a m p l e
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
Q u a d r a t u r e
In-Phase
Scatter plot
图14 匹配模式下，SNR=10dB 的恢复信号波形和接收滤波器输出信号星座图
分析结论：基带系统分别为匹配滤波器形式和非匹配滤波器形式时，对接收滤波器输出信号进行抽样时，抽样时刻不相同，通过匹配滤波器和非匹配滤波器时的时延不同，所以抽样时刻也不同。通过比较不同信噪比，是否采用匹配滤波器对系统传输质量是有影响的，提高信噪比，采用匹配滤波器能够有效的提高系统的传输质量。
四、实验心得
1) 开始设计滤波器时，没有编写滤波器子函数，直接编写了滤波器程序，后来在利用滤波
器时就出现了很多问题，使用起来很不方便，使用时需要重复编写，而且改变参数较麻烦，编写滤波器子函数后，直接调用子函数，主程序就变得更加清晰易懂了，同时也有利于后面的分析。 2) 在用窗函数法设计非匹配滤波器时，由于没有把抽样后时域表达式中的分母的过零点考
虑完全，导致在傅里叶变换后，数字域序列没有显示，将这些特殊点单独赋值，更改后数字域序列能够正确显示。 3) 编写眼图子函数时，开始没有明白设计原理，设计花了很长一段时间，后来请教了一下
其他同学，明白了设计原理和实现方法后，眼图子函数就很容易实现了。（眼图原理：在去掉因滤波器造成的延时的前提下，每隔一定数量的码元周期截取一段，用hold on 将各段在同一图表中显示出来，合成后的图表就是需要的眼图。） 4) 设计整个基带传输系统时，调用所有需要的子函数时，为方便调试，可以将几个重要的
输出信号画出，根据画出的图形来判断输出的正确与否，对整个系统的传输也会有直观清晰的了解。 5) 理清系统各个组成模块的作用，根据各个部分输出的信号判断设计的正确性。通过整个
系统的设计，我们对基带传输系统的传输原理有了更清楚的认识。
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 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） ?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。 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。 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，。 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――
数字基带传输系统仿真实验 一、系统框图 一个数字通信系统的模型可由下图表示: 信源信道数字信源编码器调制器编码器 数字信源噪声信道 信道数字信源信宿译码器解调器译码器 数字信宿编码信道 数字通信系统模型 从消息传输角度看，该系统包括两个重要的变换，即消息与数字基带信号之间的变换;数字基带信号与信道传输信号之间的变换。 在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。称为基带传输系统。与之对应，把包括了载波调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统。无论是基带传输还是频带传输，基带信号处理是必须的组成部分。因此掌握数字基带传输的基本理论十分重要，它在数字通信系统中具有普遍意义。 二、编程原理 1. 带限信道的基带系统模型(连续域分析) X(t) y(t) {}a, 输入符号序列―― l L,1
dtatlT()(),,,T, 发送信号―― ――比特周期，二进制,lbbl,0 码元周期 ,jft2,, 发送滤波器―― G(),或Gf()或gtGfedf()(), TT,TT,, , 发送滤波器输出―― L,1 xtdtgtatlTgt()()*()()*(),,,,,TlbTl,0 L,1 =()agtlT,,lTsl,0 , 信道输出信号或接收滤波器输入信号 (信道特性为1) ytxtnt()()(),， ,jft2,G(),Gf()gtGfedf()(),, 接收滤波器―― 或或 RR,RR,, , 接收滤波器的输出信号 rtytgtdtgtgtntgt()()*()()*()*()()*(),,，RTRR ,1L ()(),,，agtlTnt,lbR,0l ,jft2,gtGfCfGfedf()()()(), 其中 ,TR,, (画出眼图) lTlL,,, 01, 如果位同步理想，则抽样时刻为 b rlTlL() 01,,,, 抽样点数值为 (画出星座图) b ,{}a, 判决为 l 2. 升余弦滚降滤波器 (1),,,Tf,||,s,T2s, ,TT1(1)(1),,，，，,,,,ss Hfff()1cos(||),||,，,,,,,,TTT2222，，,ss,
实验报告 姓名：李鹏博实验名称：数字调制解调 学号：2011300704 课程名称：数字信号处理 班级：03041102 实验室名称：航海西楼303 组号： 1 实验日期：2014.06.27 一、实验目的、要求 掌握掌握数字调制以及对应解调方法的原理。 掌握数字调制解调方法的计算机编程实现方法，即软件实现。 二、实验原理 二进制数字频率调制(2FSK) 二进制数字频率调制，简称频移键控2FSK，是利用二进制数字基带信号控制载波的频率，进行频谱变换的过程。在发送端，由基带信号控制载波，用不同频率的载波振荡信号来传输数字信号“1”和“0”；接收端则根据不同频率的载波信号，将其还原成相应的数字基带信号。 PSK调制 在PSK调制时载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果两个频率相同的载波同时开始振荡这两个频率同时达到正最大值同时达到零值同时达到负最大值此时它们就处于“同相”状态如果一个达到正最大值时另一个达到负最大值则称为“反相”。把信号振荡一次一周作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期两个波的相位差180度也就是反相。当传输数字信号时“1”码控制发0度相位“0”码控制发180度相位。 三、实验环境 PC机，Windows2000，office2000，Matlab6.5以上版本软件。 四、实验内容、步骤 实验内容 已知消息信号为一个长度为8的二进制序列；载波频率为 800 c f Hz ，采样频率为 4KHz。编程实现一种调制、传输、滤波和解调过程。 实验步骤 根据参数产生消息信号s和载波信号。调用函数randint生成随机序列。 编程实现调制过程。调用函数y=fskmod(s,M，FREQ_SEP,NSAMP)完成频率调制，y=pskmod(s,M) 完成相位调制，或者。调用函数modulate完成信号调制。 编程实现信号的传输过程。产生白噪声noise，并将其加到调制信号序列。或者调用函
基带传输系统实验报告 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、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、 实验原理 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下： 基带脉冲输入 噪声 基带传输系统模型如下： 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 抽样 判决器 同步 提取 基带脉冲
各方框的功能如下： （1）信道信号形成器（发送滤波器）：产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码，相应的基本波形通常是矩形脉 冲，其频谱很宽，不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带，把传输 码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 （2）信道：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另 外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 （3）接收滤波器：接受信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 （4）抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 （5）定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31，时域抽样频率错误!未找到引用源。o为4 /Ts，滚降系数分别取为0.1、0.5、1， （1）如果采用非匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，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。 （2）如果采用匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，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。 （1）非匹配滤波器 窗函数法： 子函数程序： function[Hf,hn,Hw,w]=umfw(N,Ts,a)
实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 一、实验室名称：数字信号处理实验室 二、实验项目名称：多种离散时间信号的产生 三、实验原理： 1、基本离散时间信号 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 ???=0 1 )(n δ ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1(); ,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： ???=-0 1 )(k n δ ≠=n k n （2）．单位阶跃序列 ???=0 1 )(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = （3）．正弦序列
)2sin()(?π+=fn A n x 采用MATLAB 的实现方法，如： ) ***2sin(*1 :0?+=-=n f pi A x N n （4）．实指数序列 n a A n x ?=)( 其中，A 、a 为实数。采用MATLAB 的实现方法，如： n a x N n .^1 :0=-= （5）．复指数序列 n j e A n x )(0)(ωσ+?= 采用MATLAB 的实现方法，如： ) *)*exp((*1 :00n j A x N n ωσ+=-= 为了画出复数信号x [n ]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。 MATLAB 函数real 、imag 、abs 和angle 可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。 2、基本数字调制信号 （1）．二进制振幅键控（2ASK ） 最简单的数字调制技术是振幅键控（ASK ），即二进制信息信号直接调制模拟载波的振幅。二进制幅度键控信号的时域表达式： ∑-=n c s n ASK t nT t g a t S ωcos )]([)( 其中，a n 为要调制的二进制信号，g (t)是单极性脉冲信号的时间波形，Ts 表示调制的信号间隔。典型波形如下：
姓名：班级学号：47 实验九数字基带通信系统实验 一、实验目的 1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程 2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响 3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用 二、实验内容 1.用数字信源、数字终端、位同步及帧同步连成一个理想信道时分复用数字基带通 信系统，使系统正常工作。 2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。 3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块(EL-TS-M6)和数字终端、位同步及帧同步模块(EL-TS-M7)。 1. 数字终端模块工作原理： 原理框图如图7-1所示。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。 在数字终端模块中，有以下测试点及输入输出点： ? FS-IN 帧同步信号输入点 ? S-IN 时分复用基带信号输入点 ? BS-IN 位同步信号输入点 ? SD 抽样判决后的时分复用信号测试点 ? BD 延迟后的位同步信号测试点 ? FD 整形后的帧同步信号测试点 ? D1 分接后的第一路数字信号测试点 ? B1 第一路位同步信号测试点 ? F1 第一路帧同步信号测试点
数字基带传输系统作业题 填空题 1数字基带系统产生误码的原因是抽样时刻的和的影响。 2．数字基带系统中常采用均衡器和系统来改善系统的性能。 3．为了衡量基带传输系统码间干扰的程度，最直观的方法是______________。 4.双极性数字基带信号，等概时码速率fs的离散分量，不等概 时fs的离散分量。 5.有限长横向滤波器的作用是码间串扰。 6.码间串扰是在对某码元识别时，其它码元在该的值。 判断题： 1.利用显示均衡波形的眼图可以改善传输性能。 2.对于频带限制在（0，4fm）Hz的时间连续信号m(t)，要想无失真的从抽样信号中恢复出m(t)，抽样频率至少要为4fmHz。 简答题 1．第一类部分响应系统输入数字码an为11001，试写出预编码后的所有可能bn码以及相关编码后的分别是什么？ 2.无码间干扰时，基带传输系统的误码率取决于哪些参数？怎样才能降低系统的误码率？3．（15分）已知信息代码为100000110000011; （1）试确定相应的AMI码及HDB3码; （2）并分别画出他们的单极性不归零波形图； （3）设数字基带传输系统的频带宽度为9KHZ，若采用α=0.5的滚降系统特性，请确定无码间串扰的最高传码率及频带利用率。 4. ( 12分)若传送的数据为11000001100110000101，则相应的HDB3码为何？ 如果数据等概且独立地取1或0，相应的HDB3码通过某数字基带系统传 送，其系统响应h(t)= cos((t/4Ts) 0( t (3Ts Ts为码宽， 0 其它t 简要说明该系统是否存在码间串扰？ 5.二进制数字基带信号1011000101，通过第I类部分响应系统进行传输。 1.试画出第I类部分响应系统原理方框图; 2.由上述基带码通过第I类部分响应系统的变换过程验证信号传输的正确性。 6. 数字基带传输系统的传输特性H（ω）如下图， 当传输速率分别为fb=2w、fb=3w时，画图分析在抽样点上是否有码间串扰？ 1.码间串扰；加性噪声； 2.时域；部分响应； 3.眼图； 4..不存在.存在 5..减小 6.抽样时刻 （╳）（╳） 1．an： 1 0 1 0 1 预编码后bn码：0 1 1 0 0 1 相关编码后码： 1 2 1 0 1 2.无码间干扰时基带传输系统的误码率依赖于信号峰值A与噪声均方根值之比，而与采用什么样的信号形式无关，但这里的信号形式必须是能够消除码间干扰的。 若比值越大，则误码率就越小。
基带传输系统实验报告 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、通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下： 基带传输系统模型如下：
各方框的功能如下： （1）信道信号形成器（发送滤波器）：产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码，相应的基本波形通常是矩形脉 冲，其频谱很宽，不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带，把传输 码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 （2）信道：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另 外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 （3）接收滤波器：接受信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 （4）抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 （5）定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31，时域抽样频率Fo为 4 /Ts，滚降系数分别取为、、1，
第四章（数字基带传输系统）习题及其答案 【题4－1】设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码型，双极性码波形，单极性归零码波形，双极性归零码波形，二进制差分码波形。 【答案4－1】 【题4－2】设随机二机制序列中的0和1分别由()g t 和()g t -组成，其出现概率分别为p 和(1)p -： 1）求其功率谱密度及功率； 2）若()g t 为图（a ）所示的波形，s T 为码元宽度，问该序列存在离散分量 1 s f T =否？ 3）若()g t 改为图（b ）所示的波形，问该序列存在离散分量 1 s f T =否？
【答案4－2】 1）随机二进制序列的双边功率谱密度为 2 2 1212()(1)()()[()(1)()]() s s s s s s m P f P P G f G f f PG mf P G mf f mf ωδ∞ -∞=--++--∑ 由于 12()()()g t g t g t =-= 可得： 2 2 22 ()4(1)()(12) ()() s s s s s m P f P P G f f P G mf f mf ωδ∞ =-∞ =-+--∑ 式中：()G f 是()g t 的频谱函数。在功率谱密度()s P ω中，第一部分是其连续谱成分，第二部分是其离散谱成分。 随机二进制序列的功率为 2 2 2 2 2 2 22 1()2 [4(1)()(12)()()] 4(1)()(12)() () 4(1)()(12)() s s s s s m s s s s m s s s m S P d f P P G f f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf ωω π δδ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞ ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞∞ ∞ ∞ =-∞ = =-+ --=-+ --=-+-? ∑ ?∑ ?? ∑ ?－－－－－ 2）当基带脉冲波形()g t 为 1 (){2 0 else s T t g t t ≤= ()g t 的付式变换()G f 为
实验报告 姓名： 学号：1101200227 班级：信息1002 学校：华北电力大学 科目：数字信号处理 实验二时域抽样与频域抽样 一、实验目的 加深理解连续时间信号的离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握时域抽样定理的基本内容。掌握由抽样序列重建原连续信号的基本原理与实现方法，理解其工程概念。加深理解频谱离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握频域抽样定理的基本内容。 二、实验原理 时域抽样定理给出了连续信号抽样过程中信号不失真的约束条件：对于基带信号，信号抽样频率f sam 大于等于2倍的信号最高频率f m ，即f sam ≥ 2f m 。 时域抽样是把连续信号x (t )变成适于数字系统处理的离散信号x [k ] ；信号重建是将离散信号x [k ]转换为连续时间信号x (t )。 1. 信号的时域抽样 若x [k ]=x (kT )|t =kT ，则信号x (t )与x [k ]的频谱之间存在： 其中：x (t )的频谱为X (j w )，x [k ]的频谱为X (e j W ) 可见，信号时域抽样导致信号频谱的周期化。 2. 信号的频域抽样 非周期离散序列x [k ]的频谱X (e j W )是以2p 为周期的连续函数。频域抽样是将X (e j W )离散化以便于数值计算。 频域抽样与时域抽样形成对偶关系。在[0,2p]内对X (e j W ) 进行N 点均匀抽样，引起时域序列x [k ]以N 点为周期进行周期延拓。 频域抽样定理给出了频域抽样过程中时域不发生混叠的约束条件：若序列x [k ]的长度L ，则 应有N ≥L 。 三、实验内容 1.利用MATLAB 实现对信号的抽样。 t0 = 0:0.001:0.1; x0 =cos(2*pi*20*t0); plot(t0,x0,'r') hold on %信号最高频率f m 为20 Hz, %按100 Hz 抽样得到序列。 Fs = 100; t=0:1/Fs:0.1; )e (j ΩX ( ) ∑∞-∞=-= n n X T )(j 1sam ωω∑ ∞-∞=+= n nN k x k x ][][~
塔里木大学信息工程学院通信原理课程设计 2016届课程设计 《基于MATLAB的数字基带传输系统的研究与分 析》 课程设计说明书 学生姓名 学号 所属学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信16-1 指导教师蒋霎
塔里木大学教务处制 摘要 本论文主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字基带传输系统。本文首先介绍了本课题的理论依据，包括数字通信，数字基带传输系统的组成及数字基带信号的传输过程。接着介绍了数字基带传输系统的特性包括数字PAM信号功率普密度及常用线路码型，并通过比较最终选择双极性不归零码。然后介绍了MATLAB仿真软件。之后介绍了数字基带信号的最佳接收的条件以及如何通过示波器观察基带信号的波形。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。 关键字：数字基带传输系统MATLAB 计算机仿真；
目录 1.前言 0 2.正文 0 2.1数字基带传输系统 0 2.2 数字基带信号 (1) 2.2.1基本的基带信号波形 (1) 2.2.2基带传输的常用码型 (2) 2.3实验原理 (5) 2.3.1数字通信系统模型 (5) 2.3.2数字基带传输系统模型 (5) 3.1MATLAB软件简介 (6) 3.1．1软件介绍 (6) 3.1.2 Matlab语言的特点 (7) 4.1实验内容 (7) 4.1.1理想低通特性 (8) 4.1.2余弦滚降特性 (8) 4.1.3 Matlab设计流程图 (9) 4.1.4余弦滚降系基于matlab的程序及仿真结果 (9) 致谢 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)
通信工程专业《通信仿真综合实践》研究报告 基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计 学生：*** 学生学号：20***** 指导教师：** 所在学院：信息技术学院 专业班级：通信工程 中国 2016 年 5月
信息技术学院 课程设计任务书 信息技术院通信工程专业 20** 级，学号 201***** **** 一、课程设计课题： 基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计 二、课程设计工作日自 2016 年 5 月 12 日至 2016 年 5 月 24 日 三、课程设计进行地点：图书馆 四、程设计任务要求： 1.课题来源: 指导教师指定题目 2.目的意义:. 1）综合应用《掌握和精通MATLAB》、《通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念 2）培养学生系统设计与系统开发的思想 3）培养学生独立动手完成课程设计项目的能力 3.基本要求: 1) 数字基带信号直接送往信道： 2）传输信道中的噪声可以看作加性高斯白噪声 3）可用滤波法提取定是信号 4）对传输系统要有清楚的理论分析 5）把整个系统中的各个子系统自行构造，并对其性能进行测试 6）最终给出信号的仿真结果（信号输出图形） 课程设计评审表
基于MATLAB 的数字基带传输系统的仿真 概述 ：本课程设计主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB 软件仿真设计数字基带传输系统。首先介绍了本课题的理论依据及相关的基础知识，包括数字基带信号的概念，数字基带传输系统的组成及各子系统的作用，及数字基带信号的传输过程。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB 的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。 第一部分 原理介绍 一、数字基带传输系统 1）数字基带传输系统的介绍 未经调制的数字信号所占的频谱是从零频或很低频率开始,称为数字基带信号。在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下,基带信号可以不经载波调制而直接传输。这种不经载波调制直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。 数字基带系统的基本结构可以由图1 的模型表示.其中包括发送滤波器、传输信道、接收滤波器、抽样判决等效为传输函数为H (w) 基带形成网络,对于无码间干扰的基带传输系统来说, H (w) 应满足奈奎斯特第一准则, 在实验中一般取H (w) 为升余弦滚降特性.在最佳系统下, 取C(w) = 1,GT (w) 和GR(w) 均为升余弦平方根特性.传输信道中的噪声可看作加性高斯白噪声, 用产生高斯随机信号的噪声源表示. 位定时提取电路,在定时精度要求不高的场合, 可以用滤波法提取定时信号,滤波法提取位定时的原理可用图2表示。 图1 基带传输系统模型 设发送滤波器的传输特性 , 则 ω ωπ d e H t g jwt R ? ∞ ∞ -= )(21 )()(ωT G
实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 一、实验室名称：数字信号处理实验室 二、实验项目名称：多种离散时间信号的产生 三、实验原理： 1、基本离散时间信号 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 ? ??=01)(n δ 00 ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1();,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即：
???=-0 1)(k n δ ≠=n k n （2）．单位阶跃序列 ? ??=01)(n u 00 <≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = （3）．正弦序列 )2sin()(?π+=fn A n x 采用MATLAB 的实现方法，如： ) ***2sin(*1 :0?+=-=n f pi A x N n （4）．实指数序列 n a A n x ?=)( 其中，A 、a 为实数。采用MATLAB 的实现方法，如： n a x N n .^1:0=-= （5）．复指数序列 n j e A n x )(0)(ωσ+?= 采用MATLAB 的实现方法，如： ) *)*exp((*1 :00n j A x N n ωσ+=-= 为了画出复数信号x [n ]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。MATLAB 函数real 、imag 、abs 和angle 可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。
实验一基带传输系统实验 目录： 一、实验目的 (2) 二、实验原理 (2) 三、实验内容 (3) （一）因果数字升余弦滚降滤波器设计 (3) 1) 窗函数法设计非匹配形式的基带系统的发送滤波器 (3) 2) 频率抽样法设计匹配形式的基带系统的发送滤波器 (5) 3) 非匹配形式下窗函数设计法和匹配模式下频率抽样法设计的滤波器第一零点带 宽和第一旁瓣衰减 (7) （二）根据离散域基带系统模型，设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统 (7) （三）非匹配模式和匹配模式的无码间干扰的数字基带传输系统测试 (10) 1) 非匹配滤波器无加性噪声系统 (10) 2) 非匹配滤波器和匹配滤波器加加性噪声系统 (12) 四、实验心得 (15) 指导老师：马丕明 班级：通信一班 姓名：石恬静201100120172 蒋金201100120222
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、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 数字通信系统的模型如下图所示： 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 带限信道的数字基带传输系统的传输模型为： 发送滤波器 传输信道 接收滤波器 输入符号序列 {a }l ，其取值为1或-1；每隔一个比特周期Tb 发送一个脉冲信号得到 发送信号()d t ；在匹配形式下，发送滤器和接收滤波器都是平方根升余弦滚降滤波器，在
数字信号处理实验八 调制解调系统的实现 一、实验目的: （1）深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程（2）了解滤波器在通信系统中的应用 二、实验步骤: 1.通过SYSTEMVIEW软件设计与仿真工具，设计一个FIR数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，通过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。 建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。系统框图如下： 规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。（参考文件
zhan3.svu） （1）检查滤波器的波特图，看是否达到预定要求； （2）检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常； （3）检查解调后的的基带信号是否正常，分析波形变形的原因和解决措施；（4）实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。 2.熟悉matlab中的仿真系统； 3.将1.中设计的SYSTEMVIEW（如zhan3.svu）系统移植到matlab中的仿真环境中，使其达到相同的效果； 4.或者不用仿真环境，编写程序实现该系统，并验证调制解调前后的信号是否一致。 实验总共提供三个单元的时间（6节课）给学生，由学生自行学习和自行设计与移植 三、系统设计 本系统是基于matlab的simulink仿真软件设计的基带信号调制与解调的系统，利用matlab自带的数字信号仿真模块构成其原理框图并通过设置载波、带通滤波器以及低通滤波器等把基带信号经过载波调制后再经乘法器、带通滤波器和低通滤波器等电路系统能解调出基带信号。 1、实验原理框图
实验报告 实验名称：FIR数字滤波器设计及应用 课程名称____数字信号处理________ 院系部:电气与电子工程专业班级：信息1002 学生姓名：王萌学号: 11012000219同组人:实验台号: 指导教师：范杰清成绩： 实验日期: 华北电力大学
一、实验目的 加深理解 FIR 数字滤波器的时域特性和频域特性，掌握FIR 数字 滤波器的设计原理与设计方法，以及FIR 数字滤波器的应用。 二、 实验原理 FIR 数字滤波器可以设计成具有线性相位，在数据通信、图像处理、 语音信号处理等实际应用领域得到广泛应用。 M 阶FIR 数字滤波器的系统函数为： FIR 数字滤波器的单位脉冲响应h [k ]是长度为M +1的有限长因果序列。当满足对称条件时，该FIR 数字滤波器具有线性相位。FIR 数字滤波器设计方法主要有窗口法、频率取样法及优化设计法。 MATLAB 中提供的常用FIR 数字滤波器设计函数有： fir1 窗函数法设计FIR 数字滤波器（低通、高通、带通、 带阻、多频带滤波器） fir2 频率取样法设计FIR 数字滤波器：任意频率响应 firls FIR 数字滤波器设计：指定频率响应 firrcos 升余弦型 FIR 数字滤波器设计 intfilt 内插FIR 数字滤波器设计 kaiserord 凯塞(Kaiser)窗函数设计法的阶数估计 firpm Parks-McClellan 算法实现FIR 数字滤波器优化设计 firpmord Parks-McClellan 数字滤波器的阶数选择 cremez 复系数非线性相位FIR 等波纹滤波器设计 1、 窗口法设计FIR 数字滤波器 fir1函数可以很容易地实现FIR 数字滤波器窗口法设计。 可设计低通、高通、带通、带阻滤波器、多频带滤波器。 k M k z k h z H -=∑=][)(0
实验七：时分复用数字基带通信系统 一、实验目的 1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。 2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。 二、实验内容 1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作。 2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。 3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。 三、基本原理 本实验要使用数字终端模块。 1. 数字终端模块工作原理： 原理框图如图7-1所示，电原理图如图7-2所示(见附录)。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。 在数字终端模块中，有以下测试点及输入输出点： ? S-IN 时分复用基带信号输入点 ? SD 抽样判后的时分复用信号测试点 ? BD 延迟后的位同步信号测试点 ? FD 整形后的帧同步信号测试点 ? D1 分接后的第一路数字信号测试点 ? B1 第一路位同步信号测试点
? F1 第一路帧同步信号测试点 ? D2 分接后的第二路数字信号测试点 ? B2 第二路位同步信号测试点 ? F2 第二路帧同步信号测试点 延迟1延迟2 整形延迟3FS-IN BS-IN S-IN FD FD -7 FD -15 FD -8 FD -16 BD 显示 串/并变换 串/并变换 F2÷3 并/串变换并/串变换 D 2 B1 F1 D 1 SD-D BD 显示 B2 图7-1 数字终端原理方框图 图7-1中各单元与电路板上元器件对的应关系如下： ? 延迟1 U63：单稳态多谐振荡器4528 ? 延迟2 U62:A ：D 触发器4013 ? 整形 U64:A ：单稳态多谐振荡器4528；U62:B ：D 触发器4013 ? 延迟3 U67、U68、U69：移位寄存器40174 ? ÷3 U72：内藏译码器的二进制寄存器4017 ? 串/并变换 U65、U70：八级移位寄存器4094 ? 并/串变换 U66、U71：八级移位寄存器4014(或4021) ? 显示 三极管9013；发光二极管 延迟1、延迟2、延迟3、整形及÷3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器的输入信号SD 、位同步信号及帧同步信号满足正确的相位关系，如图7-3所示。 移位寄存器40174把FD 延迟7、8、15、16个码元周期，得到FD-7、FD-15、FD-8（即F1）和FD-16（即F2）等4个帧同步信号。在FD-7及B D 的作用下，
通信原理实验一 数字基带传输 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 1.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。 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; for i=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)))); else Hf(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
实 验 报 告 一、实验室名称：数字信号处理实验室 二、实验项目名称：多种离散时间信号的产生 三、实验原理： 1、基本离散时间信号 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 ? ??=01)(n δ 00 ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1(); ,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： ???=-0 1 )(k n δ ≠=n k n （2）．单位阶跃序列 ? ??=01 )(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = （3）．正弦序列 )2sin()(?π+=fn A n x 采用MATLAB 的实现方法，如：
) ***2sin(*1 :0?+=-=n f pi A x N n （4）．实指数序列 n a A n x ?=)( 其中，A 、a 为实数。采用MATLAB 的实现方法，如： n a x N n .^1 :0=-= （5）．复指数序列 n j e A n x )(0)(ωσ+?= 采用MATLAB 的实现方法，如： ) *)*ex p((*1 :00n j A x N n ωσ+=-= 为了画出复数信号x [n ]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。 MATLAB 函数real 、imag 、abs 和angle 可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。 2、基本数字调制信号 （1）．二进制振幅键控（2ASK ） 最简单的数字调制技术是振幅键控（ASK ），即二进制信息信号直接调制模拟载波的振幅。二进制幅度键控信号的时域表达式： ∑-=n c s n ASK t nT t g a t S ωcos )]([)( 其中，a n 为要调制的二进制信号，g (t)是单极性脉冲信号的时间波形，Ts 表示调制的信号间隔。典型波形如下：
通信原理实验报告 实验名称：数字信号的基带传输 班级：08211317 学号：08211660 姓名：张媛（27）
一．实验目的 （1）理解无码间干扰数字基带信号的传输； （2）掌握升余弦滚降滤波器的特性； （3）通过时域、频域波形分析系统性能。 二、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 （1 ）数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 1.信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4.抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变， 即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号， 因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足： 令k′=j -k ， 并考虑到k′也为整数，可用k 表示： ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=?? ?=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k