通信原理实践（六）——基带传输

一、基带传输引入

1、从数字带通传输说起

以上系统可以等价为：

这里“等价”的假设条件是
•信号通过滤波器不失真
•不存在码间串扰

意义：可以通过评估基带传输系统来获得数字带通传输系统性能

 

2、两个模型SNR的关系

（1）假设带通传输系统中，2PSK信号功率为1/2，占用带宽为2，噪声功率为20（带宽2 ）

（2）其等效基带传输系统的参数为基带功率1，占用带宽 ，噪声功率为20（带宽 ）

（3）带通系统信噪比为时，其等效基带传输系统的信噪比为2

 

3、数字基带传输学习理由

 

4、教材中的2PSK传输系统分析

 

5、发送（成型）滤波器

 

6、码间串扰

（1）压缩了信号带宽必然带来时域信号的延长，带来了码元之间的干扰

（2）带宽越窄，拖尾就越长

（3）寻求一种发送波形（成形滤波器），使得在其他码元的位置，拖尾的值为0，即无码间串扰

（4）无码间串扰条件

（5）经常使用的成形滤波器

 

7、最佳接受滤波器

（1）发送滤波器与接收滤波器共轭匹配

（2）接收滤波器后的抽样点必须满足无码间干扰条件。因此，发送滤波器和接收滤波器（以及信道）的串联必须满足Nyquist第一准则

（3）发送滤波器和接收滤波器在工程中通常使用根升余弦滤波器（SRRC）

8、一个demo

sym_rate = 1000;                                           % 数据率1000bps 
sa_per_sym = 8;                                            % 采样率除以数据率 
                                                                     % 即一个码元长度有多少个采样点
                                                   
fs = sym_rate * sa_per_sym;                                % 采样率 
rolloff = 0.5;                                             % 滚降系数 
N = 100;                                                   % 比特数据长度                  
 

% 设计根升余弦滤波器，阶数为span*sa_per_sym, 滤波器延迟为 span*sa_per_sym/2 个样点
span = 20; 
flt_b = rcosdesign(rolloff, span, sa_per_sym, 'sqrt'); 
flt_delay = span * sa_per_sym / 2;                   
                   
% 发送 
bits = randint(N,1);                                       % 信源产生随机 
bb_ori = -2*bits + 1;                                      % 码型变换（注意是一个bit对应一个点）
bb_pulse = upsample(bb_ori, sa_per_sym);                   % 插0获得冲激序列

s_t = filter(flt_b, 1, bb_pulse);                          % 冲激序列通过成形滤波器获得发送波形

pow_s = 1/sa_per_sym;                                      % 基带发送信号的功率 
B = (1 + rolloff) * sym_rate / 2;                          % 基带发送信号带宽（成形后）

% 接收 
r_t = s_t;                                                 % 无噪声情况 
r_match_t = filter(flt_b, 1, r_t);                         % 匹配滤波器 

%抽样判决 
decision_idx = (1+(flt_delay+flt_delay)):sa_per_sym:length(r_match_t); 
r_sampled = r_match_t(decision_idx); 

recv_bits = zeros(length(r_sampled),1); 
recv_bits(r_sampled < 0) = 1;

 

PS：低通噪声信号生成：

function n_t=lowlimit_noise(N,fs,B,n_pow)
% 产生特定功率的带限高斯白噪声
%  输入： N  - 产生的噪声的长度
%        fs - 仿真采样率
%        B  - 低通噪声的带宽
%        n_pow - 低通噪声的功率
%  输出： n_t - 带限噪声

%低通阶数
filter_b_L = 4000;
%低通设计
filter_b = fir1(filter_b_L,B/(fs/2));
%全带宽功率
n_fullband_pow = fs*n_pow/(2*B);
%产生噪声信号
noise_t = sqrt(n_fullband_pow) * randn(N + filter_b_L ,1);
%信号经过低通滤波器
n_t=filter(filter_b,1,noise_t);
%滤除前面的零状态响应
n_t = n_t(end-N+1:end);

end