数字基带传输系统.doc

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1、 摘 要 数字基带系统传输不加调制的数字基带信号，主要应用与近程的数据通信系统中，数字通信系统都是用脉冲信号传输数字符号，脉冲信号通过带限系统后，会出现码间干扰。码间干扰往往使系统的无码性能严重恶化，针对码间干扰的消除，使系统的总的误码率达到规定的要求，则系统的特性H(w)要满足奈奎斯特第一准则。 本文就是应用matlab/simulink针对通信原理中讲过的奈奎斯特第一准则进行仿真分析，滚降因子分别取不同数值时，仿真分析时域波形及眼图。清楚地表现出带限系统特性参数的不同，对信号传输的影响。关键词：带限系统；码间干扰；奈奎斯特第一准则；滚降因子；眼图AbstractDigital baseba

2、nd system transmits digtal baseband singal without modulated, and It is mainly used in the remote data communication system. Digital communication system is to use pulse signal transmission of digital symbols. Through a band limited system, pulse signals can appear intersymbol interference. Intersym

3、bol interference often make system performance deterioration,so For intersymbol interference elimination system,and for the total error rate meeting the stipulated requirements, then the system properties of H (w) to meet Nyquist for the first criterion.This paper is the application of MATLAB / Simu

4、link according to the principle of communication told Nyquist the first criterion of simulation and analysis. The roll-off factor for different numerical value simulation analysis of time domain waveform and eye diagram. Clearly show the band limited system characteristic parameters of the different

5、 influence on signal transmission.Key word: Band limited system; Intersymbol interference; Nyquist first criterion; The oll-off factor; Eye diagram目 录摘 要Abstract引 言1一、 Matlab在基带传输中的应用 21.1 Matlab的简介 2 1.2 Matlab在通信系统的仿真二、数字基带传输系统 2.1数字基带传输原理 III引 言 数字基带传输系统是将数字基带信号直接送往信道，而不加调制直接传输的数字系统，码间串扰是影响其性能的主要

6、因素之一。因此,如何克服它的影响,使系统的误码率降低是数字基带系统中必须研究解决的问题。而硬件实验系统中实现的并不理想，当系统的参数改变时往往要重做系统。该文通过使用MATLAB软件来实现对基带传输系统的仿真,从实验的角度并根据MATlAB所得到的图形来定性地分析无码间串扰系统的传输特性，验证奈奎斯特第一准则。并仿真滚降因子分别取不同值时，通过分析时域及眼图，来分析系统的特性。 本文简述了matlab和simulink的功能，带限传输无码间干扰的时域和频域的条件，应用matlab软件实现了对基带传输，并实现不同系统特性传输结果的比较。完成了从实验角度并根据MATlAB所得到的图形来定性地分析无

7、码间串扰系统的传输特性。一、 Matlab在基带传输中的应用 1.1 Matlab简介MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，是Math Work 公司推出的一套高性能的数值计算和可视化的科学工程计算软件，具有丰富的数学函数功能支持，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。Matlab数值计算、符号计算功能可靠、绘图功能强大、语言体系简单易学，允许与C、Fortran语言接口，它支持解释性语言输入，编程实现简单，其部件Simulik甚至可以甚至可以采用图形输入的方式来搭钩所研究的系统。Matlab功能强大，在系统仿真、数字信号处理、图形图像分析、数理统计、通信及自动控

8、制领域得到广泛的应用。而且利用MATLAB产品的开放式结构，可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善MATLAB产品以提高产品自身的竞争能力。本设计就是基于matlab与simulink做的通信领域中带限传输无码间干扰的仿真与分析。1.2 Matlab在通信系统中的仿真仿真模型是对实际系统的一种模拟和抽象，实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，在建立一个新的通信系统时，或者改进原有的通信系统时，通常需要对这个通信系统进行建模和仿真，通过仿真的结果衡量方案的可行性，对这个系统的任何改变都可能都可能影响系统的性能和稳定，通过仿真结果，从中选择最合理

9、的系统配置，然后在应用于通信系统中。 通信仿真的一般经过仿真建模、仿真实验、和仿真分析3个步骤，一般需要多次循环执行多次后，才能获得令人满意的结果。二、数字基带传输系统 2.1数字基带系统的组成 数字基带传输系是把数字基带信号直接送往信道而不加调制的数字系统，在近程数据通信系统中广泛采用这种传输方式。数字通信系统都是用脉冲信号表示传输数字符号，数字基带传输系统的基本组成框图如图 2-1 所示，它通常由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器与码元再生器组成。系统工作过程及各部分作用如下。 图2-1 数字基带系统方框图2.2数字基带系统传输原理 脉冲形成器输入的是由电传机、计算机等终

10、端设备发送来的二进制数据序列或是经模数转换后的二进制（也可是多进制）脉冲序列，它们一般是脉冲宽度为 的单极性 NRZ 码，如图 2-2 （ a ）波形dk示。根据上节对单极性码讨论的结果可知，dk 并不适合信道传输。 脉冲形成器的作用是将dk 变换成为比较适合信道传输，并可提供同步定时信息的码型，比如图 2-2（ b ）所示的双极性 RZ 码元序列 。 发送滤波器进一步将输入的矩形脉冲序列d(t)变换成适合信道传输的波形。这是因为矩形波含有丰富的高频成分，若直接送入信道传输，容易产生失真。这里，假定构成gT(t) 的基本波形为升余弦脉冲，如图 2-2（ c ）所示。 图2-2基带传输系统各点波

11、形 基带传输系统的信道通常采用电缆、架空明线等。信道既传送信号，同时又因存在噪声 和频率特性不理想而对数字信号造成损害，使得接收端得到的波形 与发送波形 的具有较大差异，如图 2-2（ d ）所示。 接收滤波器是收端为了减小信道特性不理想和噪声对信号传输的影响而设置的。其主要作用是滤除带外噪声并对已接收的波形均衡，以便抽样判决器正确判决。接收滤波器的输出波形 如图 2-2（ e ）所示。 抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号 在规定的时刻（由定时脉冲 控制）进行抽样，获得抽样信号 ，然后对抽样值进行判决，以确定各码元 是 “1”码还是“0” 码。抽样信号 见图 2-2（ g ）。 码元再生电路

12、的作用是对判决器的 输出 “0”、“1”进行 原始码元再生，以获得图 2-2（ h ）所示与输入波形相应的脉冲序列 。 同步提取电路的任务是从接收信号中提取定时脉冲 ，供接收系统同步使用。二、基带传输系统的码间串扰对比图 2-2 （ a ）、（ h ）中的 与 可以看出，传输过程中第 4 个码元发生了误码。从上述基带系统的工作过程不难知道，产生该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性不理想引起的波形畸变。但这只是初步的定性认识。下面将对此作进一步讨论，特别是要弄清楚码间干扰的含义及其产生的原因，以便为建立无码间干扰的基带传输系统做准备。 依据图 2-1可建立基带传输系统的数学模型如图 2-3所示

13、。图中， 表示发送滤波器的传递函数， 表示基带传输系统信道的传递函数， 表示接收滤波器的传递函数。 为方便起见，假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲激 ，这样由输入符号序列 决定的发送滤波器输入信号可以表示为其中 是 的第 个码元，对于二进制数字信号， 的取值为 0 、 1 （单极性信号）或 -1 、 +1 （双极性信号）。数字基带传输系是把数字基带信号直接送往信道而不加调制的数字系统，在近程数据通信系统中广泛采用这种传输方式。数字通信系统都是用脉冲信号表示传输数字符号，如果脉冲信号的持续时间是有限长的，这种脉冲信号通过带限系统（有限带宽）后，会产生信号时域的拖尾，影响接收机的电平的判决，严重时

14、会照成误判，误码率上升，这就是码间干扰。码间干扰往往使系统的无码性能严重恶化，针对码间干扰的消除，使系统的总的误码率达到规定的要求，则系统的特性H(w)要满足奈奎斯特第一准则。 针对通信原理中讲过的奈奎斯特第一准则进行仿真分析，滚降因子分别取不同数值时，仿真分析时域波形及眼图。数字基带传输系是把数字基带信号直接送往信道而不加调制的数字系统，在近程数据通信系统中广泛采用这种传输方式。本文毕业设计的任务是在simulink环境下和matlab语言环境下分别进行数字基带传输的仿真。即在信号波形、传输码型和频谱特性分析的基础上，在simulink平台设计数字基带信号生成电路和能够消除码间串扰的系统传输特性，并在在接收端利用判决电路完成抽样判决与解码，从而实现基带数字信号的最佳传输。在matlab环境下则采用m语言完成与simulink环境中相同的各模块的设计，并且依然以有效地消除码间串扰和噪声为目的。此次m语言的设计采用了发送滤波器和接受滤波器均为具有平方根升余弦特性的最佳基带传输系统，并最总通过眼图直观地对系统的性能进行了评估。通过仿真的结果来看，该系统的设计是合理、有效地，达到了设计任务的要求。5引 言 百度文库 6