实验三数字基带传输系统建模和仿真

实验三 数字基带传输系统的建模与仿真

一． 实验目的

1. 了解数字基带传输系统的建模过程

2. 了解数字基带传输系统的仿真过程

二． 实验内容

建立一个基带传输模型，发送数据为二进制双极性不归零码，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配，接收机能自行恢复系统同步信号。要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。

三． 实验原理

数字基带传输系统框图如图5-1所示，它主要由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决器等部件组成为保证数字基带。系统正常工作，通常还应有同步系统。

图中各部分原理及作用如下：

脉冲形成器：输入的是由电传机、计算机等终端设备发送来的二进制数据序列或是经模/数转换后的二进制脉冲序列，用{}k d 表示，它们一般是脉冲宽度为T 的单极性码。脉冲形成器的作用是将{}k d 变换成比较适合信道传输的码型，并提供同步定时信息，使信号适合信道传输，保证收发双方同步工作。

发送滤波器：发送滤波器的传输函数为()T G ω，其作用是将输入的矩形脉冲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。

信道：信道传输函数为()C ω。基带传输的信道通常为有线信道，如市话电缆和架空明线等，信道的传输特性通常是变化的，信道中还会引入噪声。在通信系统的分析中，常常把噪声等效，集中在信道引入。这是由于信号经过信道传输，受到很大衰减，在信道的输

图5-1 数字基带传输系统

出端信噪比最低，噪声的影响最为严重，以它为代表最能反映噪声干扰影响的实际情况。

但如果认为只有信道才引入噪声，其他部件不引入噪声，是不正确的。

G ，它的主要作用是滤除带外噪声，对信道

接收滤波器：接收滤波器的传输函数为()

R

特性进行均衡，使输出信噪比尽可能大并使输出的波形最有利于抽样判决。

抽样判决器：它的作用是在信道特性不理想及有噪声干扰的情况下，正确恢复出原来的基带信号。为保证正确恢复信号，同步系统是必不可少的。

四．实验要求

1.按要求设计仿真参数；

2.按计算所得参数建立SIMULINK系统模型；

3.设置各模块参数及仿真参数后仿真系统；

4.分析仿真结果。

5.撰写实验报告。

五．实验过程及结果

3.1基带传输系统的仿真

【实例3.1】试建立一个基带传输模型，发送数据为二进制双极性不归零码，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配，接收机能自行恢复系统同步信号。发送数据率为1000bps,要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。假设接收定时恢复是理想的。

设计系统仿真采样率为1e4Hz，滤波器采样速率等于系统仿真采样率。数字信号速率为1000bps，故在进入发送滤波器之前需要10倍升速率，接收解码后再以10倍降速率来恢复信号传输比特率。仿真模型如图3-1所示，其中系统分为二进制信源、发送滤波器、高斯信道、接收匹配滤波器、接收采样、判决恢复以及信号测量等7部分，子模块如图3-2所示。二进制信源输出双极性不归零码，并向接收端提供原始数据以便对比和统计误码率。

发送滤波器和接收滤波器是相互匹配的，均为平方根升余弦滤波器，高斯信道采用简单的随机数发生器和加法器实现。由于接收定时被假定是理想的，可用脉冲发生器实现1000Hz 的矩形脉冲作为恢复定时脉冲，以乘法器实现在最佳采样时刻对接收滤波器输出的采样。

然后对采样结果进行门限判决，最佳门限设置为零，判决输出结果在一个传输码元时隙内保持不变，最后以10倍降速率采样得出采样率为1000Hz的恢复数据。

图3-1 高斯信道下的基带传输系统测试模型

图3-2 定时提取子系统的内部结构

由于发送滤波器和接收滤波器的滤波延迟均设计为10个传输码元时隙，所以在传输中共延迟20个时隙，加上接收机采样和判决恢复部分的0个时隙的延时，接收恢复数据比发送信源数据共延迟了20个码元。因此，在对比收发数据时需要将发送数据延迟20个采样单位（时隙）。各部分测试仿真结果如图3-3所示。信号测量部分对接收滤波器输出波形的眼图。收发数据波形以及误码率进行了测量，仿真结果如图3-4所示，其中信道中噪声方差为0.00，测试误码率结果为0.00.

a)发送部分测试仿真结果 b）接收部分测试仿真结果 c) 定时子系统测试仿真结果

图3-3 各部分测试仿真结果

图3-4 高斯信道下的基带传输系统测试仿真结果

六．实验总结

本次实验熟悉了数字基带传输系统的建模和仿真过程，通过对实例3-1的实际操作更熟悉了数字基带传输系统的原理，对传输的过程有了很清楚的认识。这次实验过程中遇到了误差很大的情况，通过认真调节延时后终于解决，得到了延时基本没有的结果，实验过程中仍然充满挑战，需要认真和仔细。