【信号处理】数字通信系统基带传输Matlab仿真

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🔥 内容介绍

这是一个非常典型的数字通信系统基带传输仿真，包含了信号生成、噪声添加、滤波、匹配滤波和接收判决等关键环节。

整体来看，代码的结构和大部分实现是正确的，但其中存在几个关键的错误和可以优化的地方，这些问题可能会导致仿真结果与理论预期不符。

下面我将为你进行详细的讲解，并提供修正后的代码。

代码整体逻辑梳理

你的代码主要分为以下几个部分：

1. 参数设置

   ：定义了符号周期 T、采样率 N、符号数 K 等基本参数。

2. 信号生成 (1)

   ：

   • 生成了一个二进制符号序列 A_k，其中 80% 为 -3，20% 为 +3（这模拟了一个 2ASK 或 OOK 信号，但电平是-3和+3）。

   • 将这个符号序列映射为基带波形 S(t)，使用的是不归零矩形脉冲（NRZ）。

   • 计算并绘制了 S(t) 的波形、自相关函数和功率谱密度（PSD）。

3. 噪声生成与滤波 (2)

   ：

   • 生成了一个高斯白噪声 n_t。

   • 设计了一个低通滤波器，并对噪声进行了滤波，得到 n_t_filtered。

   • 对比了滤波前后噪声的波形、自相关函数和 PSD。

4. 信号加噪声 (3)

   ：

   • 将接收信号 r(t) 表示为发送信号 S(t) 与滤波后噪声 n_t_filtered 之和。

   • 分析了 r(t) 的特性。

5. 匹配滤波 (4)

   ：

   • 设计了一个与发送脉冲 +3*p(t) 匹配的匹配滤波器 h1。

   • 将接收信号 r(t) 通过匹配滤波器，得到输出 y(t)。

   • 分析了 y(t) 的特性。

6. 采样判决 (5)

   ：

   • 在每个符号周期的末尾对 y(t) 进行采样，得到采样值 y_sample。

   • 绘制了采样值的概率密度函数（PDF）。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

, K更改为

% N = 100, K = 1e5

% 但是这个更改会使其他结果难以观察

% 仅用于验证最后一步，验证前面4个步骤时使用原始即可

N = 10000; % 采样率

K = 50; % 符号数

dt = 1/N; % 采样周期

t = linspace(0, T, N); % 时间序列

%% (1)

% 生成不归零矩阵脉冲序列

rect_pulse = (t >= 0 & t <= T);

% 生成二进制符号序列

% 学号尾号为3

A_k = -3 * ones(1, K); % 初始全为-3

prob = rand(1, K); % 生成0-1的随机数

A_k(prob <= 0.2) = 3; % 概率小于等于0.2设为+3

🔗 参考文献

[1]张鸣.通信原理仿真实验系统设计与实现[J].实验技术与管理, 2013, 30(6):5.DOI:10.3969/j.issn.1002-4956.2013.06.016.

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