基于Matlab的数字信号传输系统实验

1）、实验原理及框图原理上说，数字信息可以直接用数字代码序列表示和传输，但在实际传输中，视系统的要求和信道的情况，一般需要进行不同形式的编码，并且选用一组取值有限的离散波形来表示。这些取值离散的波形可以是未经调制的电信号，也可以是调制后的信号。未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频率或很低频率开始，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，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。例如，在计算机局域网中直接传输基带脉冲。这种不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统，其系统框图如下所示：本次实验采用单极性归零码，所谓归零（Return-to-zero，RZ）波形是指它的有电脉冲宽度τ小于码元宽度T，即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（τ/T）为50%。波形如下所示：2）、实验结果附：程序源代码Fs=1e4;%采样频率len=20;%码元长度in=randint(1,len,4);%产生初始码元序列sig=[];out=[];fort=1:2000%产生基带信号n=fix(t/100);ifn==0in_a(t)=0;elsein_a(t)=in(n);endendsubplot(2,1,1);%基带信号plot(in_a,'LineWidth',3);title('基带信号','FontWeight','bold','FontSize',20);xlabel('t/s','FontSize',18);axis([100,2100,-0.5,3.5]);set(gca,'XTick',0:100:2000);gridon;cxn=xcorr(in_a,'unbiased');%%计算序列的自相关函数nfft=1024;CXk=fft(cxn,nfft);Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1);k=index*Fs/nfft;subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1));plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2);title('基带信号功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20);axis([0,5000,-10,40]);xlabel('Hz','FontSize',18,'FontSize',18);fori=1:len%产生单极性归零码信号ifin(i)==0ins=[0,0];elseifin(i)==1ins=[1,0];elseifin(i)==2ins=[2,0];elseins=[3,0];endsig=[sig,ins];endfort=1:4000n=fix(t/100);ifn==0s(t)=0;elses(t)=sig(n);endendfigure;subplot(2,1,1);%单极性归零码plot(s,'LineWidth',3);title('单极性归零码','FontWeight','bold','FontSize',20);xlabel('t/s','FontSize',18);axis([100,4100,-0.5,3.5]);set(gca,'XTick',0:200:4100);gridon;cxn=xcorr(s,'unbiased');nfft=1024;CXk=fft(cxn,nfft);Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1);k=index*Fs/nfft;subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1));plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2);title('单极性归零码功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20);axis([0,5000,-10,40]);xlabel('Hz','FontSize',18);s1=awgn(s,20);%添加噪声figure;subplot(2,1,1);plot(s1);title('添加噪声后的信号','FontWeight','bold','FontSize',20);xlabel('t/s','FontSize',18);axis([100,4100,-0.5,3.5]);set(gca,'XTick',0:500:4100);cxn=xcorr(s1,'unbiased');nfft=1024;CXk=fft(cxn,nfft);Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1);k=index*Fs/nfft;subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1));plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2);title('添加噪声后的信号功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20);axis([0,5000,-10,40]);xlabel('Hz','FontSize',18);%滤波器设计fp=500;%通带截止fs=550;%阻带截止ws=fs*2/Fs;wp=fp*2/Fs;[N,Wp]=ellipord(wp,ws,1,40);[b,a]=ellip(N,1,40,Wp);sf0=filter(b,a,s1);%滤掉部分噪声后的信号figure;subplot(2,1,1);plot(sf0);title('滤掉部分噪声后的信号','FontWeight','bold','FontSize',20);xlabel('t/s','FontSize',18);set(gca,'XTick',0:500:4100);cxn=xcorr(sf0,'unbiased');nfft=1024;CXk=fft(cxn,nfft);Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1);k=index*Fs/nfft;subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1));plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2);title('滤掉部分噪声后的信号功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20);axis([0,5000,-10,40]);xlabel('Hz','FontSize',18,'FontSize',18);form=1:20%抽样判决p=round(sf0(200*m-20));out=[out,p];endfigure;subplot(2,1,1);%原始码元序列stairs(in,'LineWidth',3);title('原始码元序列','FontWeight','bold','FontSize',20);axis([1,21,-0.5,3.5]);set(gca,'XTick',0:1:20);gridon;subplot(2,1,2);%抽样判决后恢复的信号序列stairs(out,'LineWidth',3);title('抽样判决后恢复的信号序列','FontWeight','bold','FontSize',20);axis([1,21,-0.5,3.5]);set(gca,'XTick',0:1:20);gridon;