實驗四-匹配濾波

匹配濾波1、實驗背景使用匹配濾波器對含有噪音信號的LFM信號、BPSK信號和簡單脈沖信號進行濾波。先通過正交解調獲得I、Q兩路數據以及匹配濾波器的系數，再在DSP程序中加載兩路數據并對其濾波得到結果。2、實驗步驟（1）用MATLAB產生中心頻率為10MHz，帶寬為200KHz，脈沖寬度為60us的線性調頻信號（或其他信號，頻率等參數可根據，對其進行正交解調，采樣頻率為8MHz，得到I，Q兩路數據，并將數據保存為idata.dat和qdata.dat；(2)利用MATLAB生成FFT和IFFT的蝶形運算系數，分別保存為twid1k.dat和itwid1k.dat；(3)由I，Q兩路數據生成復信號，在MATLAB中對其進行Fourier變換，再進行共軛和數據反轉，得到匹配濾波器系數并保存為LFM_para.dat；(4)按照匹配濾波器實現(xiàn)方案，在MATLAB中對上述信號進行匹配濾波，并對結果進行分析3、程序設計單頻脈沖信號匹配濾波代碼：%s(t)=A(t)cos(wt+fi)clc,clearall%設置采樣時間、采樣點頻率T=0.1;fs=1e4;t=0:1/fs:(T-1/fs);n=1000;%采樣點數A=10;%幅度f1=100;%頻率s=A*cos(2*pi*f1*t);noise=awgn(s,10);h=conj(fliplr(s));y=fftshift(fft(noise));x=fftshift(fft(s));%對原信號進行fftff=0:fs/(n-1):fs;ff=ff-fs/2;Sout=conv(noise,h,'same');figure(1);plot(t,s)xlabel('t/s'),ylabel('幅度/V')title('單頻脈沖信號');figure(2)plot(ff,abs(x));xlabel('w/hz');ylabel('幅度');title('原信號的頻譜');figure(3)plot(ff,abs(y));xlabel('w/hz');ylabel('幅度');title('原信號加入噪聲的頻譜');figure(4)plot(t,noise);xlabel('t/s'),ylabel('幅度/V')title('原信號加入噪聲的時域');figure(5)plot(t,Sout);xlabel('t/s'),ylabel('幅度/V')title('匹配濾波的輸出信號');figure(6)plot(t,h);xlabel('t/s'),ylabel('幅度/V')title('匹配濾波器的沖激響應');BPSK信號匹配濾波代碼：clc,clearallT=1;%采樣時間fs=1e5;%采樣率t=0:1/fs:(T-1/fs);%采樣點n=length(t);%采樣點數code='1001101011';%二進制原碼len=length(code);%一個碼元對應的脈沖長度fbpsk=1000;%頻率1000Hz，周期1msTbpsk=1/fbpsk;A=10;%幅值tmayuan=0:1/fs:(Tbpsk-1/fs);%一個碼元所持續(xù)的時間內的采樣點時刻ymayuan=A*sin(2*pi*fbpsk*tmayuan);%一個碼元的波形，用于表示0tbpsk=0:1/fs:(Tbpsk*len-1/fs);ybpsk=[];fori=1:lentmp=str2num(code(i));iftmp==0ybpsk=[ybpsk,ymayuan];%0的時候顯示原波形endiftmp==1ybpsk=[ybpsk,-ymayuan];endendnoise=awgn(ybpsk,10);h=conj(fliplr(ybpsk));y=fftshift(fft(noise));x=fftshift(fft(ybpsk));%對原信號進行fftff=0:fs/(1000-1):fs;ff=ff-fs/2;Sout=conv(noise,h,'same');figure(1)plot(tbpsk,ybpsk)gridon;xlabel('t/s');ylabel('幅度/V');title('‘1001101011’的BPSK編碼信號');figure(2)plot(tbpsk,noise);xlabel('t/s');ylabel('幅度/V');title('‘1001101011’的BPSK編碼信號加上噪聲信號');figure(3)plot(ff,abs(x));xlabel('w/hz');ylabel('幅度');title('原信號的頻譜');figure(4)plot(ff,abs(y));xlabel('w/hz');ylabel('幅度');title('原信號加上噪聲的頻譜');figure(5)plot(tbpsk,Sout);xlabel('t/s');ylabel('幅度/V');title('‘匹配濾波的輸出信號');figure(6)plot(ff,abs(fftshift(Sout)));xlabel('w/hz');ylabel('幅度');title('匹配濾波輸出信號的頻譜');figure(7)plot(tbpsk,h);xlabel('t/s');ylabel('幅度/V');title('‘匹配濾波器的沖激響應');LFM信號匹配濾波代碼：clearall,clc;%基本變量的申請fs=2000*100000;%采樣的頻率Ts=1/fs;%采樣周期N=2000;%采樣點數t=(-N:N)*Ts;%時間向量T=0.00001;%信號周期%創(chuàng)建一個LFM信號，symsS_aS_breal;%申請兩個實數變量,a為實部,b為虛部S_a=1;%設置幅度S_b=1;B=40*1000000;k=B/T;S_amplitude=1;%信號s的幅值L=length(t);forii=1:Lifabs(t(ii))<T/2S_signal(ii)=exp(1j*pi*k*t(ii)*t(ii));%創(chuàng)建一個指數信號elseS_signal(ii)=0;endend%創(chuàng)建一個高斯白噪聲信號noise=awgn(S_signal,10);%創(chuàng)建沖擊響應K=1;t0=0;h=conj(fliplr(S_signal));%經過傅里葉變化N1=L;%采樣點y=fftshift(fft(noise));x=fftshift(fft(S_signal));%對原信號進行fftff=0:fs/(L-1):fs;ff=ff-fs/2;%經過系統(tǒng)的輸出信號Sout=conv(noise,h,'same');%Sout=Sout/max(Sout);SoutFFT=fftshift(fft(Sout));%***************************************%%下面是畫圖操作%LFM信號的幅度譜figure(1);subplot(1,1,1);plot(ff,abs(x));title('LFM信號的頻譜');xlabel('w/hz');ylabel('幅度');%LFM信號的圖%實數部分figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,real(S_signal));title('LFM信號realpart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-1.21.2]);%虛數部分subplot(2,1,2);plot(t,imag(S_signal));title('LFM信號imainarypart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-1.21.2]);%+噪聲后輸出信號的波形%實數部分figure(3);subplot(2,1,1);plot(t,real(noise));title('LFM信號+高斯高斯白噪聲信號realpart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-1.51.5]);%虛數部分subplot(2,1,2);plot(t,imag(noise));title('LFM信號+高斯高斯白噪聲信號imaginarypart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-1.51.5]);%頻譜圖figure(4);subplot(1,1,1);plot(ff,abs(y));title('LFM信號+噪聲后頻譜圖');xlabel('w/hz');ylabel('幅度');%沖激響應的波形%實數部分figure(5);subplot(2,1,1);plot(t,real(h));title('h(t)realpart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-1.21.2]);%虛數部分subplot(2,1,2);plot(t,imag(h));title('h(t)imaginarypart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-1.21.2]);%過系統(tǒng)后輸出信號的波形%實數部分figure(6);subplot(2,1,1);plot(t,real(Sout));title('Soutrealpart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-150150]);%虛數部分subplot(2,1,2);plot(t,imag(Sout));title('Soutimaginarypart');xlabel('t/s');ylabel('幅度');axis([-1/100000/21/100000/2-120120]);%頻譜figure(7);subplot(1,1,1);plot(ff,ab