帶限基帶傳輸系統(tǒng)的仿真

1、一、實驗目的1、掌握Matlab的基本使用方法；提高獨立學習的能力；2、掌握Simulink仿真模型的建立及各功能模塊的處理方法；3、熟悉基帶傳輸系統(tǒng)的基本結構；4、掌握帶限數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真方法及性能分析；5、通過觀測眼圖來判斷信號的傳輸質量；6、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和分析問題的能力。二、實驗設備 硬件：PC機 一臺 軟件：MATLAB三、實驗原理在實際通信中傳輸信道的帶寬是有限的，這樣的信道稱為帶限信道。帶限信道的沖激響應在時間上是無限的，因此一個時隙內的代表數(shù)據(jù)的波形經(jīng)過帶限信道后將在鄰近的其他時隙上形成非零值，稱為波形的拖尾。拖尾和鄰近其他時隙上的傳輸波形相互疊加后，形成傳輸數(shù)據(jù)

2、之間的混疊，造成符號間干擾，也稱為碼間干擾。接收機中，在每個傳輸時隙中的某時間點上，通過對時域混疊后的波形進行采樣，然后對樣值進行判決來恢復接收數(shù)據(jù)。在采樣時間位置上符號間的干擾應最小化（該采樣時刻稱為最佳采樣時刻），并以適當?shù)呐袥Q門限來恢復接收數(shù)據(jù)，使誤碼率最?。ㄔ撻T限稱為最佳判決門限）。在工程上，為了便于觀察接收波形中的碼間干擾情況，可在采樣判決設備的輸入端以恢復的采樣時鐘作為同步，用示波器觀察該端口的接收波形。利用示波管顯示的暫時記憶特性，在示波管上將顯示多個時隙內接收信號的重疊波形圖案，稱為眼圖。對于傳輸符號為等概的雙極性碼，最佳判決門限為0，最佳采樣時刻為眼圖開口最大處，因為該時刻上

3、的碼間干擾最小。當無碼間干擾時，在最佳采樣時刻上眼圖波形將會聚為一點。顯然，只要帶限信道沖擊響應的拖尾波形在時隙周期整數(shù)倍上的值為0，那么在采樣時刻就沒有碼間串擾，例如抽樣函數(shù)Sax=sinxx 。然而，抽樣函數(shù)的頻譜時門函數(shù)，物理不可實現(xiàn)，即使近似實現(xiàn)也十分困難。還存在一類無碼干擾的時域函數(shù)，具有升余弦頻率特性，幅頻響應是緩變的，在工程上容易實現(xiàn)，其沖激響應為hrcost=sintTstTscostTs1-42t2Ts2其中，Ts為碼元時隙寬度，01 為滾降系數(shù)。=0時，退化為矩形門函數(shù)；=1時為全升余弦，其傅里葉變換 Hrcos()即為相應的系統(tǒng)函數(shù)。設發(fā)送濾波器為GT(),物理信道的傳遞

4、函數(shù)為C(),接收濾波器為GR()，則帶限信道總的傳遞函數(shù)為H()= GT() C() GR()。對于物理信道是AWGN信道的情況，足以證明，當發(fā)送濾波器與接收濾波器相互匹配時，即GT()= GR*(),系統(tǒng)誤碼率最小。對于理想的物理信道（C=1），收發(fā)濾波器相互匹配時有 H()= GT() GR*()=|GT|2由此可得收發(fā)濾波器傳遞函數(shù)的實數(shù)解為 GT()= GR()=H()無碼間干擾條件下，信道總的傳遞函數(shù)是滾升余弦的，匹配的收發(fā)濾波器稱為平方根滾升余弦濾波器，有 GT() = GR()= Hrcos()四、實驗內容及運行結果任務一：升余弦波形及其頻譜研究用Matlab通信工具箱提供的r

5、cosine函數(shù)作出一組滾升余弦濾波器的沖激響應，滾降系數(shù)為0，0.5，0.75和1，并通過FFT求出其幅頻特性。碼元時隙為1ms，在一個碼元時隙內采樣10次，濾波器延時為5個碼元時隙。程序如下：clc;Fd=1e3;Fs=Fd*10;delay=5;for r=0,0.5,0.75,1 num=rcosine(Fd,Fs,fir/normal,r,delay); t=0:1/Fs:1/Fs*(length(num)-1); figure(1); plot(t,num); axis(0 0.01 -0.2 1.1); hold on; Hw=abs(fft(num,1000); f=(1:Fs

6、/1000:Fs)-1; figure(2); plot(f,Hw); axis(0 1500 0 12); hold on;end運行結果如下任務二：滾升余弦濾波器設計設計一個滾升余弦濾波器，滾降系數(shù)為0.75。輸入為4元雙極性數(shù)字序列，符號速率為1000波特，設濾波器采樣率為10000次/s，即在一個符號間隔中有10個采樣點。請建立simulink仿真模型觀察滾升余弦濾波器的輸出波形、眼圖以及功率譜。模型如下：參數(shù)設置：產(chǎn)生采樣間隔為1e-3的4元整數(shù)（0,1,2,3）轉換雙極性（-3,-1,1,3）將基帶數(shù)據(jù)采樣率升高10倍滾降系數(shù)為0.75，濾波器延遲時間為3個數(shù)據(jù)時隙，即30個采樣間

7、隔降低4倍采樣速率，使送入頻譜儀采樣率為2500次/s采樣點數(shù)為10；每次掃描顯示的符號個數(shù)為2；其余默認仿真結果：任務三：帶限基帶傳輸模型建立一個基帶傳輸模型，發(fā)送數(shù)據(jù)為二進制雙極性不歸零碼，發(fā)送濾波器為平方根升余弦濾波器，滾降系數(shù)0.5，信道為AWGN信道，接收濾波器與發(fā)送濾波器相匹配。發(fā)送數(shù)據(jù)率為1000bps，要求觀察接收信號眼圖，并設計接收機采樣判決部分，對比發(fā)送數(shù)據(jù)與恢復數(shù)據(jù)波形，統(tǒng)計誤碼率。模型如下：高斯信道下的基帶傳輸系統(tǒng)測試模型參數(shù)設置：伯努利二進制信源模塊，發(fā)送數(shù)據(jù)為1000bps 轉換為雙極性進入濾波器之前進行10倍升速率采用脈沖發(fā)生器實現(xiàn)1000Hz的矩形脈沖作為恢復定

8、時脈沖乘法器以實現(xiàn)在最佳采樣時刻對接收濾波器輸出的采樣最佳判決門限設為0.5以10倍降速率采樣得出采樣率為1000Hz的恢復數(shù)據(jù)采樣點數(shù)為10；每次掃描顯示的符號個數(shù)為2；其余默認延遲20個采樣單位，此時誤碼率最小仿真結果：五、心得體會剛開始分配到這個任務后，覺得很難，后來通過老師的講解，課后查閱資料，發(fā)現(xiàn)還挺上手。然后按照課程設計參考書上要求，通過Matlab軟件中的Simulink將仿真模型建立起來，然后修改下要求的參數(shù)，可是問題就出來啦，改過參數(shù)后，眼圖要不就是不出來，要不就是和參考圖像相差很大，咨詢老師過后，才填寫出適當?shù)膮?shù)。這次的課程設計雖然時間很短，但讓我付出了很多汗水，也學到了很多東西。通過這次的課程設計，讓我更加清楚明了的學習到Simulink中的通信系統(tǒng)模型的搭建流程及各種功能模塊的作用和參數(shù)設置的具體情況，同時，也讓我學會了當遇到問題時，該如何思考及解決，根據(jù)產(chǎn)生及影響問題的因素去尋