数字基带传输系统 通信原理实验报告

实验3 数字基带传输系统

一、实验目的

1、掌握数字基带传输系统的误码率计算；

2、熟悉升余弦传输特性的时域响应特征，观察不同信噪比下的眼图。

二、实验内容

1、误码率的计算：画出A/σ和误码率之间的性能曲线；

2、眼图的生成

①基带信号采用矩形脉冲波形（选做）

②基带信号采用滚降频谱特性的波形（必做）

3、仿真码间干扰对误码率的影响（选做）

三、实验步骤及结果

1、误码率的计算

10个二进制信息数据，采用双极性码，映射为±A。随机产生高斯噪声(要求A/σ为0～12dB)，随机产生6

叠加在发送信号上，直接按判决规则进行判决，然后与原始数据进行比较，统计出错的数据量，与发送数据量相除得到误码率。画出A/σ和误码率之间的性能曲线，并与理论误码率曲线相比较。(保存为图3-1) 注意：信噪比单位为dB，计算噪声功率时需要换算。Snr_A_sigma = 10.^(Snr_A_sigma_dB/20);

1代码：

clear all; clc;close all；

A = 1;%定义信号幅度

N = 10 ^ 6;%数据点数；

a=A*sign(randn(1,N));

Snr_A_sigma_dB = 0:12;

Snr_A_sigma = 10 .^ (Snr_A_sigma_dB/20);

sigma = A./Snr_A_sigma;

ber = zeros(size(sigma));

for n = 1 : length(sigma)

rk = a + sigma(n) * randn(1, N);

dec_a = sign(rk);

ber(n) = length(find(dec_a~=a)) / N;

end

ber_Theory = 1/2* erfc(sqrt(Snr_A_sigma.^2/2));

semilogy(Snr_A_sigma_dB, ber, 'b-', Snr_A_sigma_dB, ber_Theory, 'k-*'); grid on;

xlabel('A/\sigma'); ylabel('ber');

legend('ber', 'ber\_Theory');

title(' A/σ和误码率之间的性能曲线');

2.绘制的图

2、绘制眼图

①设二进制数字基带信号{}1,1n a ∈-，波形()1,00,s t T g t ≤

，分别通过带宽为()15/4s B T =和()11/2s B T =两个低通滤波器，画出输出信号的眼图(保存为图3-2)，并画出两个滤波器的频率响应。

1.代码：

clear all; clc;

N = 400;fs = 50;

Ts = 1;%定义符号周期

dt = Ts/fs;%计算采样点间隔

t = 0 : dt : (N*fs - 1)*dt%定义仿真时间段

d = randint(1,N)*2-1;%定义符号波形

a_tmp = repmat(d, [fs, 1]);

a = a_tmp(:);%生成符号序列采样点,先列后行转成一行

delay = 20;%定义信道冲击响应

t_ht = -delay : dt : delay;

ht1 = 2.5 * sinc(2.5 * t_ht/Ts);%定义滤波器1的冲击响应

rt1 = conv(a, ht1);

ht2 = sinc(t_ht/Ts);

rt2 = conv(a, ht2);

eyediagram(rt1 + j * rt2, 3 * fs, 3 );%画眼图

t = 2^16;

HT1 = fft(ht1, t);

HT2 = fft(ht2, t);

f = [0 : t-1]/t /dt;

figure;

subplot(2, 1, 1);

plot(f, abs(HT1));

title('滤波器1的频率相应');

grid on;

xlabel('f(Hz)');

axis([0 4 0 60]);

subplot(2, 1, 2);

plot(f, abs(HT2));

title('滤波器2 的频率相应');

grid on;

xlabel('f(Hz)');

axis([0 4 0 60]);

2.绘制的图

②设基带信号波形为升余弦波形，符号周期1s T =，试绘出不同滚降系数（1,0.75,0.5,0.25α=）时的时域脉冲波形（保存为图3-3）。

1.代码

close all;clc;clear all;

x=1;rate=[1 0.75 0.5 0.25 0];

for k=1:5

xt = rcosflt(x, 1, 100, 'fir', rate(k), 5);

subplot(3,2,k);plot(xt);

title([' 滚降信号时域波形, \it\tate\rm=',num2str(rate(k))]);

grid on;axis([0 1000 -0.2 +1.2]);

end

2.绘制的图：

③随机生成一系列二进制序列，通过高斯白噪声信道，选择1=α的升余弦波形，分别绘制出无噪声干扰以及信噪比为30、20、10、0dB 时的眼图。(保存为图3-4)

1.代码

clear all; clc;

A=1; Ts = 1; fd=1/Ts;

fs=100; alfa=1; delay = 20;

S=sign(randn(1,10^3));

y=rcosflt(S,fd,fs,'fir',alfa,delay);

eyediagram(y,5*fs,5);

title(' 无噪声时升余弦滚降后的眼图');

Snr_dB=30; %信噪比，单位为dB

Snr=10^(Snr_dB/10); %信号与噪声功率之比

SS=mean(y.^2); %信号功率

AA=SS/Snr; %噪声功率

yy=y+sqrt(AA).*randn(size(y));

eyediagram(yy,5*fs,5);

title(' 信噪比为30dB 时升余弦滚降后的眼图');

Snr_dB=20;

Snr=10^(Snr_dB/10);

SS=mean(y.^2);

AA=SS/Snr;

yy=y+sqrt(AA).*randn(size(y));

eyediagram(yy,5*fs,5);

title(' 信噪比为20dB时升余弦滚降后的眼图');

Snr_dB=10;

Snr=10^(Snr_dB/10);

SS=mean(y.^2);

AA=SS/Snr;

yy=y+sqrt(AA).*randn(size(y));

eyediagram(yy,5*fs,5);

title(' 信噪比为10dB时升余弦滚降后的眼图');

Snr_dB=0;

Snr=10^(Snr_dB/10);

SS=mean(y.^2);

AA=SS/Snr;

yy=y+sqrt(AA).*randn(size(y));

eyediagram(yy,5*fs,5);

title(' 信噪比为0dB时升余弦滚降后的眼图');

2.绘制的图

四、实验思考题

1、数字基带传输系统的误码率与哪些因素有关？

答：信道中存在噪声，信道，接收发滤波器的传输特性的不理想性。

2、码间干扰和信道噪声对眼图有什么影响？

答：眼图的睁开度与码间干扰成负相关性，与信道噪声成正相关性。

3、观察图3-3，观察不同滚降系数对时域波形的影响。

答：滚降系数越大，时域波形拖尾振荡起伏越小，衰减越快。

4、图3-4可以得出什么结论？

答：眼图的睁开度，与信道噪声成正相关性。