实验八 基于 Matlab 的数字信号传输系统实验

一、实验目的

1 掌握数字基带传输通信系统的组成；

2 掌握数字基带信号的波形和功率谱特点； 3 掌握眼图的相关知识；

4 利用 Matlab 仿真画出几种数字基带信号的波形及功率谱函数。

二、实验原理 （一）数字通信系统

数字通信系统可进一步细分为数字基带传输通信系统、数字频带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。本实验主要研究数字基带传输系统。 （二）数字基带信号传输系统框图

（三）数字基带信号

数字基带信号是信源发出的、未经调制或频谱变换、直接在有效频带与信号频谱相对应的信道上传输的数字信号，是消息代码的电波形，是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。 数字基带信号的种类很多， 如单/双极性码、 单/双极性归零码、 差分码、 AMI 码、 HDB3码、 PST 码以及双相码等等。

在实际系统中，对传输用的基带信号的要求主要有两点： (1) 对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型； (2) 对所选码型电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。

（四）数字基带信号的功率谱密度

(1) 数字基带信号的数学表达式

（2）数字基带信号功率谱密度公式

(3) 数字基带信号功率谱密度

（ 1） 数字基带信号功率谱密度包含连续谱和离散谱。连续谱始终存在，决定信号的功率分布，用于确定信号的带宽。

（ 2） 离散谱在某些情况不存在，当离散谱存在时即为码元频率的 N 次谐波分量，携带了位同步定时信息，用于接收端位同步定时提取。

三、方案设计

产生一个基带信号（实验采了多进制双极性归零码和多进制单极性归零码）添加噪声（采用y = awgn(x,SNR)函数） 通过椭圆滤波器进行滤波 对滤波后信号进行抽样判决

实验步骤：

（1）打开 Matlab，新建一个.m 文件；

（2）产生要输入的比特流；利用randi 函数产生长为 length 的比特流； （3）产生基带信号，画出其信号波形和频谱图；20个码元，抽样频率1000Hz。 （4）添加噪声，画出其输出信号波形和频谱图；

（5）接收滤波器，画出其输出信号波形和频谱图；滤波器的最大通带衰减为0.03dB,最小阻带衰减为50dB，滤波器的阶数为6阶。

（6）抽样判决器输出，画出其输出信号波形和频谱图；

四、实验结果

（一）四进制双极性归零码传输系统

基带信号波形210-1-20200400600800100012001400160018002000基带信号功率谱3020100-10050100150200250300350400450500

加噪声信号420-2-40200400600800100012001400160018002000加噪声功率谱40200-20-40050100150200250300350400450500

经滤波后信号420-2-40200400600800100012001400160018002000经滤波后信号功率谱3020100-10050100150200250300350400450500

抽样判决后信号210-1-20200400600800100012001400160018002000抽样判决后信号功率谱3020100-10050100150200250300350400450500

结果分析：从中可看出通过randi产生的基带信号为四进制的双极性归零信号，再加上10dB的噪声后，信号的波形表面出现了许多毛刺，经过设计的接收椭圆滤波器后，信号的波形变得相对光滑一点，最后经过抽样判决，从滤波后的信号克制在码元中间进行判决较为准确，经过判决后的信号与之前的对比，发现数字基带信号的传输并没有出现错误，且功率谱也一致。由此分析，设计的过程是相对正确的。