本资源包括通信原理A仿真报告2：数字通信系统误码性能仿真分析
针对（1）信道带宽无限时的单极性基带传输
（2）信道带宽受限时双极性基带传输
（3）带宽无限时BPSK传输
（4）信道带宽受限时QPSK传输
进行仿真，撰写报告
报告包含
1、概述
2、系统模型
3、误码性能分析
4、仿真模型与仿真过程
5、仿真结果分析
6、结论
### 数字通信系统误码性能仿真分析
#### 一、概述
数字通信系统以其独特的优点逐渐取代了传统的模拟通信系统，成为了现代通信技术的核心。在数字通信系统中，信号的传输质量直接影响到通信的可靠性和有效性。误码性能是衡量数字通信系统性能的重要指标之一，通过对误码率的研究，可以评估系统在不同条件下的传输效果。
本篇报告旨在对数字通信系统中的误码性能进行仿真分析。具体来说，将针对以下几种情况进行分析：
1. **信道带宽无限时的单极性基带传输**
2. **信道带宽受限时双极性基带传输**
3. **带宽无限时BPSK传输**
4. **信道带宽受限时QPSK传输**
#### 二、系统模型
**2.1 数字系统通用模型**
数字通信系统的一般模型如图1所示。在这个模型中，信号从信源出发，经过一系列的处理（如信源编码、信道编码、调制等），然后通过信道传输，在接收端经过解调、译码等一系列处理后被信宿接收。
**2.2 数字信号基带传输的系统模型**
基带传输是指直接传输未调制的数字信号。在此过程中，脉冲调制、信道噪声和接收检测是关键组成部分。发送滤波器的选择取决于信道特性——若信道带宽无限，则可以选择低通滤波器；若带宽有限，则通常使用升余弦滤波器。接收滤波器一般采用匹配滤波器以最大化信噪比。
**2.2.1 信道带宽无限时的单极性基带传输**
在这种情况下，发送滤波器可以使用简单的方波滤波器。单极性不归零码作为信号传输形式，信号表达式为：
\[ s(t) = A \cdot p(t) \]
其中 \( A \) 是信号幅度，\( p(t) \) 是脉冲形状。这种信号的时域图和功率谱密度如图3所示。接收端采用匹配滤波器进行信号恢复，如图4所示。
**2.2.2 信道带宽受限时的双极性基带传输**
当信道带宽有限时，采用升余弦滤波器进行传输。此时，信号表达式为：
\[ s(t) = A \cdot (2b - 1) \cdot g_T(t) \]
其中 \( b \) 表示信号的二进制值（0或1）。时域图和功率谱密度如图5所示。为了保证信号能够通过信道而不产生失真，发送滤波器和接收滤波器的组合必须满足一定的条件，以避免码间干扰的发生。升余弦滤波器的时域和频域图形如图6所示。
**2.3 数字信号频带传输模型**
频带传输是指先将信号调制到较高的频率范围，然后再进行传输。这种传输方式可以更好地利用频谱资源。频带传输模型如图7所示，与基带传输的主要区别在于加入了带通调制环节。
**2.3.1 信道带宽无限时的BPSK传输**
BPSK（二进制相移键控）是一种常见的调制方式，它利用载波相位的变化来表示信息。BPSK有两种典型的调制器，如图8所示。一种使用乘法器实现，另一种则通过相位选择器来实现。这两种方法的基本原理相同，都是根据输入的二进制信息控制载波相位的切换。
#### 三、误码性能分析
误码性能分析主要关注的是在特定条件下系统的误码率。对于上述每种情况，都将通过理论分析得出误码率的公式，并利用MATLAB进行仿真验证。
#### 四、仿真模型与仿真过程
在MATLAB中构建相应的仿真模型，包括信源编码、调制、信道传输、解调等步骤。仿真过程包括以下几个步骤：
1. **信源编码**：根据不同的场景选择合适的编码方式。
2. **调制**：将编码后的信号调制为适合传输的形式。
3. **信道传输**：模拟真实信道环境，引入噪声。
4. **解调与译码**：对接收到的信号进行解调和译码，恢复原始信号。
#### 五、仿真结果分析
对每种情况进行仿真，得到误码率的结果，并与理论分析进行对比。通过比较仿真结果与理论预测之间的差异，可以评估模型的准确性和系统的实际性能。
#### 六、结论
通过本次仿真分析，我们可以清楚地看到不同类型的数字通信系统在不同条件下的误码性能表现。这些结果不仅有助于理解数字通信的基本原理，也为设计更高效可靠的通信系统提供了重要的参考依据。
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