《信号与系统》课程设计-数字通信系统中isi信道均衡器的设计和性能仿真

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1、《信号与系统》课程设计——数字通信系统中ISI信道均衡器的设计和性能仿真【设计题目】数字通信系统中ISI信道均衡器的设计和性能仿真【设计要求】(1)实现数字通信系统的误码率测试程序。(2)仿真码间串扰ISI的影响。(3)讨论均衡器的性能。【设计工具】MATLAB【设计原理】1、一个简单的二进制数字通信系统假设一个简单的二进制数字通信系统，接收机接收到的第n个时间的信号Yn可以描述为（1）其中bn是发射机发送的第n个比特信息，b=0或b=1；Nn是接收机接收到信号的同时接收到的噪声，通常描述成均值为0，方差为的高斯分布的随机噪声。如果没有噪声存在，可以很容易

2、地从接收到的信号Y恢复出信息比特b。噪声较小时，若b=0，Y更接近-1；若b=1，则Y更接近+1，因此可以通过Y的正负号恢复信息比特，即这个过程称为判决，是恢复的比特信息。但是由于噪声N的随机性，总有一定的可能会出现较大的N值，一旦噪声N大到改变了接收信号Y的正负号，就会出现判决的错误，导致误码的出现。实际上，对于这种简单的系统，误码率（即误码出现的概率，BitErrorRate，BER）只与有关。定义信噪比（Signal-to-noiseratio，SNR），分子为信号功率，从（1）可知不考虑噪声时信号部分的功率恒等于1；分母为噪声的功率。下面的MATL

3、AB例程可以很容易仿真得到SNRdB=5dB（）时的BER值。MATLAB例程：clearall;closeall;%将MATLAB的变量清空SNRdB=10;%定义SNRdBSNR=10^(SNRdB/10);%获得SNRNoise_sigma=sqrt(1/SNR);%从SNR求出噪声的方差根NN=1000000;%仿真的比特总个数B_in=randint(1,NN);%randint()随机产生NN个比特信号作为输入Y=(2*B_in-1)+Noise_sigma*randn(1,NN);%randn()是产生高斯随机数的函数B_out=(Y>0);

4、%判决N_error=sum(B_in~=B_out)%统计误码个数BER=N_error/NN%计算BER对MATLAB例程进行必要的修改，仿真SNRdB从0dB到10dB时的BER，记录如下表，SNRdB012345678910BER并绘制BER随SNRdB变化的曲线图（BER变化范围为0.1到10-4），建议使用MATLAB的semilogy()绘图函数，请自己查阅MATLAB帮助了解该函数的使用说明。1、数字通信系统中的码间串扰ISI上面假设了通信信道中接收到的每个接收信号Yn间都是相互独立的，接收信号之间相互没有影响。但是，通信信道中也经常会出现

5、码间串扰（Intersymbol-Interference,ISI），比如说多径效应、电缆线的频率时延特性的影响等等。例如，有一种系统的ISI效应可以描述成。（2）其中可以理解成发射机端经二进制调制后的发射信号，仍假设使用的是上面的二进制调制方式。这个表达式对于大家应该非常熟悉，{hn}就是等效的信道响应，而式中的第二项和第三项就是ISI。对下面的3种ISI信道进行以下分析和比较：1．对3种ISI信道进行时域和频域的分析和比较；2．绘制并比较BER随SNRdB变化的曲线，并和前面无ISI的曲线进行比较；3．从时域、频域两个方面分析并解释这种误码率性能差别的

6、原因。ISI-1：{hn}={-0.2,0.96,-0.2}ISI-2：{hn}={-0.1,0.15,-0.2,0.93,-0.2,0.15,-0.1}ISI-3：{hn}={-0.1,0.2,-0.4,0.76,-0.4,0.2,-0.1}注意，上述的三个ISI信道的等效信道响应都满足，这样不考虑噪声的影响时，接收信号的Yn的平均功率不变，仍然是，前面定义的SNR的定义仍然有效。1、均衡器的设计为了提高ISI信道的通信性能，可以使用数字滤波器的方法对接收信号Yn进行处理，即将接收信号Yn通过一个离散时间系统E(z)，然后再对系统E(z)的输出信号进行判

7、决恢复出比特信息。这样的一个系统通常称之为均衡器（Equalizer）。这时，系统的框图如图1所示。图1包含均衡器的ISI信道的系统框图。对上面的三个ISI信道完成以下内容：1．设计各自的均衡器E(z)，并解释自己的设计思路和设计方法；2．绘制均衡后的BER随SNRdB变化的曲线，并和前面比较。【思考题】码间干扰产生的原理以及消除码间干扰的方法。