数字基带信号的功率谱.docx

通信原理仿真作业 数字基带信号的功率谱一、实验题目用matlab画出如下数字基带信号波形及其功率谱密度。l 单极性不归零（NRZ）波形，设0、1等概，l 单级性归零（RZ）波形，设0、1等概，l 若，输入为+1/-1序列，且等概出现。二、实验原理1. 单极性不归零（NRZ）波形：该波形的特点是电脉冲之间无间隔，极性单一。示意图：2. 单级性归零（RZ）波形：信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。示意图：三、实验过程依据实验原理中波形特点进行matlab编程仿真，调试程序，观察现象。四、实验结果及分析1、单极性不归零（NRZ）波形及其功率谱图分析：该波形的特点是电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、CMOS电路产生；缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输。不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，即位定时较难，对同步要求较高。2、单级性归零（RZ）波形及其功率谱图分析：信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常，归零波形使用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息。与归零波形相对应，上面的单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形，其占空比等于100。对于单极性归零波形，由于其脉冲窄，有利于减小码元间波形的干扰。并且码元间隔明显，较不归零波形，有利于同步适中的提取。但是由于脉冲窄，码元的能量小，归零波形的功率谱比不归零波形的较低，因此在接收端的输出信噪比和归零波形相比低。另外，由于脉冲较窄，使得信道上占用的频带较宽，并且归零码的直流分量会累积。3、双极性Sa函数的波形及其功率谱图分析：对比前两种波形，该方式明显优点是直流分量大大减少，有利于数据的传输。五、附录M文件： bxing.mclear;clc;Ts=1;N_sample=128;%每个码元的抽样点数dt=Ts/N_sample;%抽样时间间隔N=1000;%码元数t=0:dt:(N*N_sample-1)*dt; gt1=ones(1,N_sample);%不归零gt2=ones(1,N_sample/2);%归零,占空比为0.5gt3=sinc(pi*t/Ts);d=(sign(randn(1,N)+1)/2;%单极性data=sigexpand(d,N_sample);%在序列间隔中插入N_sample-1个零st1=conv(data,gt1);%卷积st2=conv(data,gt2);%卷积d=2*d-1;%转换为双极性data=sigexpand(d,N_sample);st3=conv(data,gt3);%卷积f1,stf1=T2F(t,st1(1:length(t);f2,stf2=T2F(t,st2(1:length(t);f3,stf3=T2F(t,st3(1:length(t);figure(1);subplot(211);plot(t,st1(1:length(t),r);grid on;title(单极性NRZ波形);axis(0 20 0 1);subplot(212);plot(f1,10*log10(abs(stf1).2/N);axis(-5 5 -40 10);grid on;title(单极性NRZ功率谱密度(dB/Hz);figure(2);subplot(211);plot(t,st2(1:length(t),r);grid on;title(单极性归零RZ波形（占空比0.5）);axis(0 20 0 1);subplot(212);plot(f2,10*log10(abs(stf2).2/N);axis(-5 5 -40 10);grid on;title(单极性归零RZ功率谱密度);figure(3);subplot(211);plot(t,st3(1:length(t);grid on;title(双极性sinc波形);axis(0 20 -2 2);subplot(212);plot(f3,10*log10(abs(stf3).2/N);axis(-5 5 -40 10);grid on;title(双极性sinc波形功率谱密度(dB/Hz);T2F.mfunction f,sf= T2F(t,st) T=t(end); df = 1/T;N = length(st); f=-N/2*df:df:N/2*df-df; sf = fft(st); sf = T/N*fftshift(sf); sigexpand.mfunction out=sigexpand(d,M) %将输入的序列扩展成间隔为M-1个0的序列 N = length(d); out = zeros(M,N); out(1,:) = d; out = reshape(out,1,M*N); 部分响应系统一、实验题目产生一个+1、1二元随机序列，用matlab画出第一或第四类部分响应系统的时域波形及眼图。二、实验原理第一类部分响应系统是在相邻的两个码元间引入码间干扰。由于理想低通系统的传递函数为 ，其冲激响应为，如果用以及的时延的波形作为系统的冲激响应，那么它的系统带宽肯定限制在，也就是说，系统的频带利用率为2bit/Hz。系统的冲激响应函数：这个系统的冲激响应的衰减是理想低通冲激响应函数衰减的,它比理想低通系统冲激响应函数衰减快，因此相对于对定时精度的要求降低，它的系统响应为： 可以看到，第一类部分响应系统并不满足抽样点无码间串扰的条件，其每个抽样点仅受前一个码元的影响，因此可以通过减去前一个码元的干扰来确定当前抽样点值，从而正确判决。因此，第一类部分响应系统可用框图表示如下。图1第一类部分响应系统框图三、实验过程依据实验原理中的第一类部分响应系统框图进行matlab编程仿真，调试程序，观察现象。四、实验结果及分析1.第一部分响应系统的时域波形及眼图分析： 可以看到，第一类部分响应基带信号在抽样点的取值为：+2，-2,0。2.系统验证经过差分编码后，第一类部分相应系统判决规则：。（1）若输入序列为：100100011001111；差分编码序列：111-1-1-1-11-1-1-11-11-1；得判决结果为：100100011001111。（2）若输入序列为：010110111101000；差分编码序列：-111-111-11-111-1-1-1-1；得判决结果为：010110111101000。分析： 根据系统判决规则，多次仿真结果，能够准确的解码，仿真程序可靠。五、附录M文件：代码：wt3m.m%部分响应信号眼图示意 clear all; close all; Ts=1; N_sample=16; eye_num = 11; N_data=1000; dt = Ts/N_sample; t = -5*Ts:dt:5*Ts; %产生双极性数字信号 %d = sign(randn(1,N_data);a=randi(2,1,N_data)-1; d=zeros(1,N_data);for i=1:N_data %差分编码，将a变为b if i=1 d(i)=a(i); else d(i)=mod(a(i)+d(i-1),2); end end x=find(d=0);d(x)=-1; dd= sigexpand(d,N_sample); %部分响应系统冲击响应 ht = sinc(t+eps)/Ts)./(1- (t+eps)./Ts); ht( 6*N_sample+1 ) = 1; st = conv(dd,ht); tt = -5*Ts:dt:(N_data+5)*N_sample*dt-dt; figure(1) subplot(211); plot(tt,st); axis(0 20 -3 3);xlabel(t/Ts);title(第一类部分响应基带信号);grid on; subplot(212) %画眼图 ss=zeros(1,eye_num*N_sample); ttt = 0:dt:eye_num*N_sample*dt-dt; for k=5:50 ss = st(k*N_sample+1:(k+eye_num)*N_sample); drawnow; plot(ttt,ss); hold on; en