升余弦滚降滤波器

博客介绍了升余弦滚降滤波器,指出理想低通滤波器物理不可实现,实际需‘滚降’。设计低通滤波器使H(w)在奈奎斯特频率处奇对称可消除码间干扰。还阐述了升余弦滚降滤波器尾部衰减快、频带利用率高的优点,给出时域和频域表达式,并提及Matlab代码实现。

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升余弦滚降滤波器

理想低通滤波器是物理不可实现的,实际应用场景中只能做到在边缘“滚降”,而不是“陡降”。设计低通滤波器的时候,只要使得H(w)在奈奎斯特频率处呈现奇对称的性质,就能保证消除码间干扰,实现无ISI传输过程。

升余弦滚降滤波器的优点

尾部衰减较快,有利于减少码间干扰和位定时误差;频带利用率高。

升余弦滚降滤波器时域表达式

在这里插入图片描述

升余弦滚降滤波器频域表达式

在这里插入图片描述

matlab代码实现

Ts=1/24300;
alpha=0.35;
t=-6*Ts:Ts/1000:6*Ts;
g=(sin((pi*t)./Ts)./(pi*t)).*cos((pi*alpha*t)./Ts)./(1-power(4*alpha*t/(2*Ts),2));
plot(t,g);
xlabel('t'),ylabel('g(t)');
title('Impulse Response of Raised cosine roll filter');
axis([-2.5*10^(-4)  2.5*10^(-4)  -0.5*10^4   3*10^4]);
### 升余弦滚降滤波器的实验报告与详解 升余弦滚降滤波器(Raised Cosine Roll-off Filter)是一种广泛应用于数字通信系统中的脉冲整形滤波器,主要用于消除符号间干扰(ISI),同时降低带外辐射。以下是关于升余弦滚降滤波器的详细说明和实验报告示例。 #### 1. 升余弦滚降滤波器的基本原理 升余弦滚降滤波器通过在频域中引入一个滚降因子(α),将理想低通滤波器的频率响应进行平滑过渡,从而减少频谱泄露并改善信号的抗噪性能。其传递函数可以表示为: ```math H(f) = \begin{cases} 1 & \text{for } |f| < \frac{1-\alpha}{2T} \\ \frac{1}{2}\left[1 + \cos\left(\frac{\pi T}{\alpha}(|f| - \frac{1-\alpha}{2T})\right)\right] & \text{for } \frac{1-\alpha}{2T} \leq |f| \leq \frac{1+\alpha}{2T} \\ 0 & \text{for } |f| > \frac{1+\alpha}{2T} \end{cases} ``` 其中,\( T \) 是符号周期,\( \alpha \) 是滚降因子[^1]。 #### 2. 根号升余弦滤波器的作用 根号升余弦滤波器(Square Root Raised Cosine, SRRC)是升余弦滤波器的一种变体,常用于发送端和接收端分别实现匹配滤波。MATLAB 中提供了 `rcosdesign` 函数来设计 SRRC 滤波器,具体参数包括滚降因子 \( \alpha \)、符号周期 \( T \) 和滤波器长度 \( N \)[^2]。 #### 3. 实验报告示例 ##### 实验目的 验证升余弦滚降滤波器对基带信号的脉冲整形效果,并分析不同滚降因子对滤波器频率响应的影响。 ##### 实验设备与软件 - MATLAB 或 Python 环境 - 信号生成工具:随机二进制序列或 QAM 调制信号 ##### 实验步骤 1. 使用 MATLAB 的 `rcosdesign` 函数生成升余弦滚降滤波器系数。 2. 对基带信号进行滤波处理,观察滤波前后的时域和频域特性。 3. 分析不同滚降因子 \( \alpha \) 对滤波器性能的影响。 ##### MATLAB 示例代码 以下是一个使用 MATLAB 设计升余弦滚降滤波器的示例代码: ```matlab % 参数设置 span = 10; % 滤波器跨度(以符号为单位) alpha = 0.5; % 滚降因子 Fs = 8; % 过采样率 N = span * Fs; % 滤波器长度 % 设计升余弦滚降滤波器 h = rcosdesign(alpha, span, Fs); % 绘制滤波器频率响应 figure; freqz(h, 1, 1024, 'whole'); title('升余弦滚降滤波器频率响应'); xlabel('归一化频率 (×\pi rad/sample)'); ylabel('幅值 (dB)'); % 绘制滤波器脉冲响应 figure; stem((0:length(h)-1)/Fs, h); title('升余弦滚降滤波器脉冲响应'); xlabel('时间 (符号周期)'); ylabel('幅度'); ``` ##### 结果分析 - 当滚降因子 \( \alpha \) 增大时,滤波器的带宽增加,但频谱泄露减小。 - 在 \( \alpha = 0 \) 的情况下,滤波器变为理想低通滤波器,但可能导致严重的符号间干扰。 - 不同滚降因子的选择需要根据实际应用场景权衡带宽利用率和抗噪性能。 #### 4. 相关理论与应用 升余弦滚降滤波器广泛应用于以下领域: - 数字通信系统中的基带信号处理 - OFDM 系统中的脉冲整形 - 高速光纤通信中的信号传输 #### 5. 总结 升余弦滚降滤波器通过引入滚降因子,在保证无 ISI 的前提下优化了信号的频谱特性。实验表明,合理选择滚降因子可以有效平衡带宽利用率和抗噪性能[^1]。 ---
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