通信原理数字频带传输系统课程设计

目录

1技术要求 (1)

2基本原理 (1)

2.1 数字基带传输系统的组成 (1)

2.2 基带传输的常用码型 (2)

2.3 无码间串扰的基带传输特性 (3)

2.3.1 无码间串扰的条件 (3)

2.3.2 余弦滚降特性 (3)

2.4 眼图 (4)

3 使用Matlab建立模型描述 (5)

3.1 Simulink简介 (5)

3.2 设计思路 (6)

3.2.1 信源模块 (6)

3.2.2 收发滤波器和信道模块 (7)

3.2.3 抽样判决模块 (9)

3.2.4 误码率计算模块 (9)

3.2.5 整体设计电路图 (10)

4 使用System View建立模型描述 (10)

4.1 System View简介 (10)

4.2 设计思路 (11)

5 模块功能分析 (12)

5.1 用Simulink设计系统 (12)

5.2 用System View设计系统 (13)

6 调试过程及结论 (15)

6.1 Simulink调试 (15)

6.1.1 Simulink调试结果 (15)

6.1.2 Simulink调试结论 (17)

6.2 System View调试 (17)

6.2.1 System View调试结果 (17)

6.2.2 System View调试结论 (18)

6.3 两种方案性能对比 (19)

7 心得体会................................................. 错误！未定义书签。

8 参考文献 (19)

数字基带通信系统的设计

1技术要求

设计一个数字基带传输系统，要求：

（1）设计一个数字基带传输系统的结构；

（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；

（3）用Matlab或SystemView实现该数字基带通信系统；

（4）观察仿真并进行波形分析；

（5）系统的性能评价。

2基本原理

2.1 数字基带传输系统的组成

在数字传输系统中，其传输的对象通常是二进制数字信号，它可能是来自计算机、电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲，也可能是来自数字电话终端的脉冲编码调制（PCM）信号。这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始，直到某一频率

m f，我们称这种信号为数字基带信号。在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。

系统基带波形被脉冲变换器变换成适应信道传输的码型后，就送入信道，一方面受到信道特性的影响，使信号产生畸变；另一方面信号被信道中的加性噪声所叠加，造成信号的随即畸变。因此，在接收端必须有一个接收滤波器，使噪声尽可能受到抑制，为了提高系统的可靠性，在安排一个有限整形器和抽样判决器组成的识别电路，进一步排除噪声干扰和提取有用信号。对于抽样判决，必须有同步信号提取电路。在基带传输中，主要采用位同步。同步信号的提取方式采用自同步方式（直接法）。同步系统性能的好坏将直接影

响通信质量的好坏，甚至会影响通信能否正常进行。

数字基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器和抽样判决器组成，其模型如图1所示。

图1 数字基带传输系统方框图

信道信号形成器：基带传输系统的输入是由终端设备或编码器产生的脉冲序列，它不一定适合直接在信道中传输。信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。

信道：允许基带信号通过的媒质。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，恒参信道如（明线、同轴电缆、对称电缆、光纤通道、无线电视距中继、卫星中继信道）对信号传输的影响主要是线形畸变；随参信道如（短波电离层反射、对流层散射信道等）对信号传输的影响主要有频率弥散现象（多径传播）、频率的选择性衰落。信道的线性噪声和加性噪声的影响。在通信系统的分析中，常常把噪声n(t)等效，集中在信道中引入。

接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。

抽样判决器：它是在传输特性不理想及噪声背景下，在由位定时脉冲控制的特殊点对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。

自同步法的同步提取电路：有两部分组成，包括非线型变换处理电路和窄带滤波器或锁相环。非线型变换处理电路的作用是使接收信号或解调后的数字基带信号经过非线型变换处理电路后含有位同步分量或位同步信息。窄带滤波器或锁相环的作用是滤除噪声和其他频谱分量，提取纯净的位同步信号。

2.2 基带传输的常用码型

为了在传输信道中获得优良的传输特性，一般要将信码信号变化为适合于信道传输特性的传输码，即进行适当的码型变换。

对传输码型的要求如下：

（1） 传输信号的频谱中不应有直流分量，低频分量和高频分量也要小；

（2） 码型中应包含定时信息，有利于定时信息的提取，尽量减小定时抖动；

（3） 功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；

（4） 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；

（5） 具有内在检错能力，即码型应具有一定规律性，以便于利用这一规律性进行宏观监测；

（6） 编译码简单，以降低通信延时和成本。

常用的码型有AMI 码、HDB3码、曼彻斯特双相码、差分双相码、密勒码、CMI 码等。

2.3 无码间串扰的基带传输特性

所谓码间串扰是由于系统传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。

2.3.1 无码间串扰的条件

无码间串扰的时域条件为：h(t)的抽样值除了在t=0时不为零外，在其他所有的抽样点上均为零，就是不存在码间串扰。表达式如下：

1)(=s kT h k=0

0)(=s kT h k 为其他整数 （1） 无码间串扰的频域条件为：

=)ω(eq H ∑常数=+)R i 2πω(B H （2）

2.3.2 余弦滚降特性

升余弦滚降传输特性H (ω)可表示为

)()()(10ωωωH H H += （3）

H (ω)是对截止频率ωb 的理想低通特性H 0(ω) 按H １(ω)的滚降特性进行“圆滑”得到的，

H 1(ω)对于ωb 具有奇对称的幅度特性，其上、下截止角频率分别为ωb +ω1、ωb -ω1。它的选取可根据需要选择，升余弦滚降传输特性H 1(ω)采用余弦函数， 此时H (ω)为