数字基带信号
通信系统2007-09-24 16:40:29 阅读1500 评论3 字号：大中小订阅
一,数字基带信号
1.数字基带信号
所谓数字基带信号，就是消息代码的电波形。数字基带信号的类型很多，本节以由矩形脉冲构成的基带信号为例，主要研究这些基带信号的时域波形、频谱波形以及功率谱密度波形。
单极性不归零信号：
设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性不归零信号的时域波形如图5-2-1所示，其中基带信号的0电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。单极性不归零信号在一个码元时间内，不是有电压(或电流),就是无电压(或电流),电脉冲之间没有间隔，不易区分识别，归零码可以改善这种情况。单极性不归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图所示。
(1) 时域波形
单极性不归零信号的时域波形
(2) 频谱波形
单极性不归零信号的频谱图
(3) 功率谱密度波形
单极性不归零信号的功率谱密度
单极性归零信号：
设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性归零信号的时域波形如图5-2-4所示，发"1"码时对应于正电位，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲，当发"0"码时，仍然完全不发送电流，所以称这种信号为单极性归零信号。单极性归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图5-2-5、图5-2-6
所示。
(1) 时域波形
单极性归零信号的时域波形
(2) 频谱波形
单极性归零信号的频谱图
(3) 功率谱密度波形
单极性归零信号的功率谱密度
双极性不归零信号：
设消息代码由二进制符号0、1组成，则双极性不归零信号的时域波形如图5-2-7所示，其中基带信号的负电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。双极性不归零信号的频域波形和功率谱密度
波形分别如图所示。
(1) 时域波形
双极性不归零信号的时域波形
(2) 频谱波形
双极性不归零信号的频谱图
(3) 功率谱密度波形
双极性不归零信号的功率谱密度
双极性归零信号：
双极性归零信号是双极性波形的归零形式，双极性归零信号的时域波形如图5-2-10所示，其中负的窄脉冲对应于二进制符号0;正的窄脉冲对应于二进制符号1，此时对应每一符号都有零电位的间隙产生，即相邻脉冲之间有零电位的间隔。双极性归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图所示。
(1) 时域波形
双极性归零信号的时域波形
(2) 频谱波形
双极性归零信号的频谱图
(3) 功率谱密度波形
双极性归零信号的功率谱密度 2.数字信号的基带传输
一个数字通信系统的模型可由图表示。
数字通信系统模型
从消息传输角度看，该系统包括了两个重要的变换:
(1) 消息与数字基带信号之间的变换；
(2) 数字基带信号与信道信号之间的变换。
通常，前一个变换由发收终端设备来完成，它把无论是离散的还是连续的消息转换成数字的基带信号；而后一变换则由调制和解调器完成。然而，在数字通信中并非所有通信系统都要经过以上两个变换过程，在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，可以不经过调制和解调过程而让数字基带信号直接进行传输，我们称之为数字信号的基带传输。与此相应，另外一些信道，比如在无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，我们把这种传输称为数字信
号的频带传输。
二,数字基带信号码型介绍
1.数字基带信号的码型
数字基带信号的码型设计原则
数字基带信号是数字信号的电脉冲表示，不同形式的数字基带信号具有不同的频谱结构，合理地设计数字基带信号以使数字信息变换为适合于信道传输特性的频谱结构，是基带传输首先要考虑的问题。通常又把数字信息的电脉冲表示过程称为码型变换，在有线信道中传输的数字基带信号又称为线路传输码型。
数字基带信号的频谱中含有丰富的低频分量乃至直流分量。当传输距离很近时，高频分量衰减也不大。但是数字设备之间长距离有线传输时，高频分量衰减随距离的增加而增大，同时信道中通常还存在隔直流电容或耦合变压器，因而传输频带的高频和低频部分均受限。
所以，在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则:
(1) 线路传输码的频谱中无直流分量和只有很小的低频分量;
(2) 线路传输码的编译码过程应与信源的统计特性无关;
(3) 便于从基带信号中提取定时信息;
(4) 基带传输信号具有内在的检错能力;
(5) 尽可能提高传输码型的传输效率。
以上各项原则并不是任何基带传输码型均能完全满足，通常是根据实际要求满足其中的若干项。
AMI码：AMI码即传号交替反转码。
HDB3码：HDB3码即三阶高密度双极性码。
PST码：PST码即成对选择三进码。
Manchester码：Manchester码又称双相码。
CMI码:CMI码又称传号反转码。
Miller码又称延迟调制码
2.AMI码
(1)编码规则:
消息代码中的0 传输码中的0
消息代码中的1 传输码中的+1、-1交替
例如:
消息代码:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1
AMI码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1
(2)AMI码的特点:
a 由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变;所以由AMI码确定的基带信号无直
流分量，且只有很小的低频分量;
b 不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。
(3)解码规则
从收到的符号序列中将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码
3.基带脉冲传输与码间干扰
能够表示数字信息的基带波形可以有多种形式，其中较常见的基本波形是以其幅度有无或正负来表示数字信息的形式。本节在此基础上讨论基带脉冲传输的基本特点。
首先，我们来看一下基带信号传输系统的典型模型，如图所示。
基带传输系统方框图
为了便于分析，把数字基带信号的产生过程分成码型编码和波形形成两步，码型编码的输出信号为脉冲序列，波形形成网络将每个脉冲转换成一定波形的信号。
传输信道是广义的，它可以是传输介质，也可以是带调制解调器的调制信道。
接收滤波器的作用是:使噪声尽量地得到抑制，而使信号通过。
抽样判决器将收到的波形恢复成脉冲序列，最后经码型译码，得到发送端所要传输的原始信息码元。
4.部分响应系统
(1)虽然理想低通能达到无码间干扰且频带最节省，但要求系统的码元速率和取样定时十分准确，另
外物理上难以实现。
(2)等效理想低通传输特性，例如升余弦滚降特性，这种特性的单位冲激响应的“尾巴”衰减较快，对定
时要求不像理想低通那样严格，但所需的频带变宽了，频带利用率下降了。
因此，高的频带利用率和系统单位冲激响应的“尾巴”衰减快是相互矛盾的，能否寻求一种可实现的传输系统，它允许存在一定的，受控制的符号间干扰。而在接收端可以消除，这样的系统既能使频带利用率提高到理论上的最大值，又可降低对定时取样精度的要求，这类系统称为部分响应系统。
三,滤波器的结构
1.基带传输中的时域均衡
均衡的基本概念及分类
在基带传输中，除了噪声，符号间干扰是影响传输质量的主要因素。尽管在设计系统形成滤波器时是按照奈氏第一准则的要求，但是，在实际通信时，总的传输特性将会偏离理想特性，这就会引起符号间
干扰，要克服这种偏离采用均衡。
均衡器又分为频域均衡器和时域均衡器。
频域均衡的思路是利用幅度均衡器和相位均衡器来补偿传输系统的幅频和相频特性的不理想性，以达到所要求的理想形成波形，从而消除符号间干扰，是以保持形成波形的不失真为出发点的；
时域均衡的思路是根据大多数高、中速数据传输设备的判决可靠性，都是建立在消除取样点的符号间干扰的基础上，并不要求传输波形的所有细节都与奈氏准则所要求的理想波形一致，利用接收波形本身来进行补偿，消除取样点的符号间干扰，提高判决的可靠性。
时域均衡是对信号在时域上进行处理，较之频域均衡更为直接和直观。本节主要讨论时域均衡的基
本原理。
2.横向滤波器的结构
横向滤波器，由无限多的按横向排列的延迟单元及抽头系数构成，抽头间隔等于码元周期，每个抽头的延时信号经加权后送入一个相加电路后输出。如图所示。每个抽头的加权系数是可调的。
3.多进制数字频率调制的原理
多进制数字频率调制是二进制数字频率健控方式的推广。本节只简单介绍一个多进制频率调制系统的调制和解调的原理。图中给出了MFSK调制器的方框图，调制是采用频率选择法实现，种频率由
位输入信息确定
多进制频率调制系统的调制方框图
串并变换电路和逻辑电路将输入的二进制码转换成多进制码。当某组二进制码到来时，逻辑电路的输出仅打开相应的一个门电路，将和该门电路相应的载波发送出去;其他频率对应的门电路此时是关闭的。
当一组组二进制码元输入时，通过相加器输出的就是一个多进制频率键控的波形。
多进制频率调制系统的解调方框图
多进制频率调制系统的解调方框图如图6-6-7所示，解调器M由个带通滤波器、M个包络检波器及一个抽样判决器和相关的逻辑电路组成。各带通滤波器的中心频率分别是M个载频的频率。当某一载频输入时，只有一个带通滤波器有信号及噪声通过，而其他带通滤波器只有噪声通过。抽样判决器通过比较在抽样时刻上各包络检波器的输出电压，选出最大值作为输出。
4.最小移频键控(MSK)方式
最小移频键控(MSK)是移频键控(FSK)的一种改进型。在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。MSK是对FSK信号作某种改
进，使其相位始终保持连续不变的一种调制。
最小移频键控又称快速移频键控(FFSK)。这里“最小”指的是能以最小的调制指数(即0.5)获得正交信号;而“快速”指的是对于给定的频带，它能比PSK传送更高的比特速率。
四,通信原理相关知识
1.超宽带无线通信技术简介
摘要：本文首先介绍了超宽带（UWB）技术的定义及其频谱规划情况，分析了UWB的调制与多址技术，然后介绍了目前IEEE 802.15.3 SG3a建议使用的UWB路径损耗模型及多径信道模型，最后展望了UWB技术的应用前景及目前发展状况与需要进一步研究的问题。
引言
超宽带技术不同于其它无线通信技术，它具有隐蔽性好、抗多径和窄带干扰能力强、传输速率高、系统容量大、穿透能力强、低功耗、系统复杂度低等一系列优点，而且可以重复利用频谱，解决频谱拥挤
不堪的问题。
超宽带的概念
UWB的定义
超宽带的定义经历了以下几个阶段：
1989年前，超宽带信号主要是通过发射极短脉冲获得，这种技术广泛用于雷达领域并使用脉冲无线
电这个术语，属于无载波技术。
1989年美国国防部（DARPA）首次使用超宽带这个术语，并规定若一个信号在20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或分数带宽大于25％，则这个信号就是超宽带信号。
2002年FCC颁布了UWB的频谱规划，并规定只要一个信号在10dB处的绝对带宽大于0.5GHz或分数带宽大于20％，则这个信号就是超宽带信号。这个定义使得超宽带信号不再局限于脉冲发射，分数带
宽定义为：
其中，f_{H}、f_{L}分别为系统的高端和低端频点。一般超宽带脉冲无线电使用分数带宽定义，可知，一个信号是否是UWB信号取决于中心频率。若信号A与信号B带宽相同，但A的中心频率远高于B的中心频率，则A的分数带宽很小，A不属于UWB信号。
UWB的频谱规划
FCC关于UWB系统的频谱模板
根据FCC的规定，UWB 在无需授权机制下允许的通信频谱范围为3.1～10.6 GHz，并在这一频率范围内，带宽为1MHz的辐射体在三米距离处产生的场强不得超过500 V/m，相当于功率谱密度为
75nw/MHz，即41.3dBm/MHz。FCC 规定的UWB频谱范围和谱密度限制分为室内、室外两个标准。
其他国家的频谱模板
为了更有效的进行频谱管理，各国的频谱管理机构提出了一些新的频谱管理思路。新加坡于2003年2月底宣布启动“超宽带计划”，积极发展UWB技术，并且为了进行测试提出了一套新的模板。日本则正在讨论UWB走向实用应解决哪些课题，并于2004年3月24日发布了中期草案报告，并提出两个模板修正提议。这些模板基本上都是基于FCC标准提出的，在部分频段上与FCC标准完全一致。
UWB的调制与多址技术
无载波方案（脉冲无线电方案）
早期的UWB 系统是通过发送一串时间上不重叠的纳秒级脉冲来传输数据的，不像传统通信系统使用正弦波把信号调制到载频上，所以又称为基带无载波系统。
TH-UWB
TH-UWB是指由实现多址的PN码来决定脉冲的发射时刻，属于伪随机跳时多址方式。数据调制则
可采用PAM或PPM。
TH-PAM
这种方式中，发送的数据采用PAM调制，脉冲的发送时刻受伪随机序列控制。C_{j}^{(k)}为第k个用户PN码的第j个码元，其取值范围为{0,N_{h} -1}，伪码周期为N_{p}。则第k个用户的信号波形为：
其中d_{j}是信息序列，T_{f}是脉冲重复周期，[ ]表示取整符号，上标k为用户索引，T_{c}表示跳时序列所控制的脉冲时延，数据符号周期T_{s}=N_{s}T_{f}。一个数据符号在持续时间上发射N_{s}个脉
冲，当N_{s}＝1时，则一个符号只发射一个脉冲。
TH-PPM
跳时脉冲位置调制TH PPM的信号波形为：
TH-PPM仍然是用N_{S}个单周期脉冲传送一个二进制信息符号，脉冲的发送时刻由跳时序列与待传
送的数据信息共同控制。
DS-UWB
这种方式中，发送的数据经伪随机序列扩频后再用BPSK调制，其信号波形为：
这种情况下码片持续时间T_{c}等于帧持续时间T_{f}，其中有关符号说明同TH-PAM模型。
在TH-UWB中信道资源是由时间与PN码组成，多址方式既可以是TDMA，也可以是CDMA；而DS-UWB的信道资源仅是PN码，其多址方式是CDMA。
基于载波的UWB
单载波DS-CDMA
在单载波DS-CDMA 方案中，经过DS-CDMA 扩频之后的信号再对载波进行调制，从而可以在合适的频带范围内传输。XtremeSpectrum 等公司提出的方案共有两个可用频段：3.1-5.15 GHz（低频段）和5.825-10.6 GHz（高频段）。UWB 信号通过对载波调制在这两个频段之一进行传输，或在这两个频段同时传输。为了避免对美国非特许的国家信息基础设施（UNII）频段和IEEE 802.11a 系统的产生干扰，这
两个频段之间的部分没有利用。
传统的无载波UWB方案存在较多低频分量，无法满足FCC规定的发射功率的限制。而单载波
DS-CDMA 方案通过频谱搬移解决了这一问题。
多频带正交频分复用(OFDM)方案
这种方案是将7.5 GHz频段划分成十几个500～600 MHz左右的子频带，在每个子频带上采用OFDM
技术实现宽带无线通信。
DS-UWB与多频带UWB的比较
2004年5月SG3a工作组确定了两个提案：无载波DS-UWB与多频带UWB。
UWB的路径损耗模型与多径信道模型
路径损耗模型
目前所用的窄带路径损耗模型都不随频率变化而变化，超宽带信号由于所涉及的频谱范围极宽，所
以路径损耗模型是频率的函数
假设发射机的发射的功率谱密度为P_{t}(f)，则接收到的功率谱密度为：
SG3a工作组对其子委员会在2002年11月提交的UWB的信道模型稍作改进后，于2003年7月颁布了UWB的室内信道模型，这个信道模型被假定在观察期间是静止的。
其中，X代表对数正态分布的信道增益的变化；K代表观察到的总群数；N(k)代表第k群中接收到的总多径数；_{nk}代表第k群中第n个多径分量的幅度：_{nk}=P_{nk} _{nk}，其中P_{nk}等概取值1来表示由于反射引起的信号极性发生翻转；_{nk}表示对数正态分布的第k群中第n个多径分量的幅度增益；T_{k}表示第k群的到达时间，即第k 群中第一个多径分量的到达时间；_{nk} 表示以T_{k}为时间基准，第k群中第n个多径分量的到达时间，所以每群中第一个多径分量的到达时间_{1k}为0。
这个模型在用于脉冲无线电时没有考虑到脉冲在经过信道传播后由于反射、散射其形状会发生变化。另外这个模型假设了衰落与时延无关，但是一些实验结果表明衰落深度随时延增大而增大。这是因为多径分量的到达时间间隔随时延增大而减小，因此时延越大，在一个可分辨的时间段上到达的多径数目就越大，根据中心极限定理此时信号经历的是瑞利衰落。所以对此信道模型还需继续改进。
UWB技术的应用前景非常诱人，如在高速无线个域网、无线以太接口链路、智能无线局域网、户外对等网络以及传感、定位和识别网络等众多领域有着广泛的应用，尤其是在数字家庭的应用。目前众多公司都选择无线家庭应用作为UWB技术的突破口。正因为有这些应用场景与许多优点，所以全球各大著名公司正在积极进行UWB无线设备的开发与推广。2002年5月，全球召开了关于UWB技术的第一次会议；2002年下半年至今，ITU-R 召开了两次会议专门讨论UWB技术，特别是电磁兼容问题。中国也积极参与各种会议，2003年10月由无线电监测中心派人参加ITU-R-SG1会议，讨论和研究UWB电磁兼容等问题。2003年信息产业部下达“UWB系统电磁兼容分析”软科学研究项目，由国家无线电监测中心承担、北京邮电大学协助研究。2004年9月24日“首届中国超宽带无线技术论坛”在北京国宾饭店召开。
2004年4月，Intel 展示的UWB传输速率高达480Mbps。2003年，Motorola生产出实用的UWB 收发设备，2004年8月获FCC批准，并已开始向全球客户提供样品，有望于2004年第三季度实现正式
商用化。而原来是Motorola子公司的飞思卡尔将于2004 年第四季度开始提供速度220Mbps的第三代双芯片UWB样片。飞思卡尔还计划在2005年发布速度为500Mbps和1Gbps的UWB 芯片样品。2004年5月，飞思卡尔与全球主要消费电器生产商海尔集团，在北京全国科学技术展览会上成功展示了利用超宽带无线技术将手提摄录机与等离子平面电视机无线连接。这是市场上首度采用DS-UWB融入家庭影音设备的全功能模式。预计消费者最快将于2004年底能够购买到具备UWB能力的产品。
UWB是一种新兴无线通信技术，有许多问题亟待研究。除了可控窄脉冲产生技术、UWB波形、收发机、天线及传播特性与信道模型等物理层技术需研究外，完整的通信协议还需研究链路接入协议、空中接口的灵活性、资源管理和移动管理等问题。另外，UWB与其它无线技术的互相兼容问题也是一个很重要
的课题。
2.一种基于SDH技术的雷达数据宽带传输技术
摘要：雷达数据包括回波、工作状态监控、雷达控制和话音四类，如何对此进行高效传输是雷达组网过程中必须解决的问题。本文提出了基于SDH(同步数字系列）传输技术实现雷达数据宽带传输的方案，给出了实现雷达数据传输的SDH网络拓扑结构和虚级联的数据通道分配方案。
(1)引言
雷达的预警探测信息是战场综合信息系统中重要的信息源，如何将此信息进行高效而无损伤地传输，以减小对微弱信号探测概率的影响，是雷达组网过程中必须解决的问题。传统的雷达信息传输方式有综合情报传输和图像传输两种。前者传输的是经过处理的综合情报，数据量较小，传输速率要求不高，以有线或短波无线信道进行传输，通常用于雷达站向指挥所的雷达情报传输。后者将一个雷达系统分为目标获取和信息处理两部分，目标获取部分通常是无人或少人值守的站，利用图像传输设备将雷达视频图像传输至信息处理部分，对目标信息的处理和判读在信息处理部分完成，这种方式可提高雷达的战场生存能力，尤其是可极大地减少人员的伤亡。目标获取部分所获得的目标视频、雷达状态信息以及对雷达的前端的控制信息必须实时传输，但现阶段图像传输设备采用有损压缩的方式对雷达视频进行压缩处理，以标准E1格式传输，其不可避免的缺点是有损压缩对雷达视频信号的损伤较大，有可能由此造成漏点甚至目标的误判，尤其是对象隐形飞机和巡航导弹等小信号目标探测的影响更大，同时这种传输方式只能实现点对点的传输。为提高雷达信号尤其时雷达视频信号的传输质量，同时在一定区域内使雷达能组成网络，本文探讨了一种基于SDH宽带传输技术的雷达信号传输方案，可大大减小视频信号的传输损伤，可在一定区域内组成雷达探测网，为信息处理部分对信息的处理和目标的判读，提高对小信号目标的探测概率。
(2)SDH技术概述
SDH传送网是由一整套分等级的标准传送结构组成的，适用于各种经适配处理的净负荷在光纤、微波、卫星等物理媒质上进行传送。该标准于1986年成为美国数字体系的新标准SONET，国际电信联盟标准部(ITU-T) 1988年将SONET修订后重新命名为同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)，使之成为同时适用于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。
SDH技术具有全世界统一的网络节点接口，从而简化了信号的互通以及信号的传送、复用、交叉连接和交换过程，它有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM (Synchronous Transport Module)。其最基本的模块为STM-1、STM-4和STM-16。SDH用来承载信息的是一种块状帧结构，块状帧由纵向9行和横向270×N列字节组成。整个帧结构由段开销区、净荷区和管理单元指针区三部分组成。其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配，以保证信息能够正常灵活地传送，管理单元指针用来指示净荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分离净荷。净荷区域用来存放用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节。
SDH的帧传输时，按由左向右、由小到大的顺序排成串型码流依次进行。每帧传输时间为125μs，每秒传输1/125×106 =8 000帧。对STM-1而言，每帧能传输的比特数为8×(270×9×1)=19 940 bit，则STM-1的传输速率为19 440×8 000=155.52 Mbit/s，而STM-4为622.080 Mbit/s、STM-16为2 488.320 Mbit/s。
STM－1的基本帧结构如图1所示。
各种业务信号进入SDH的帧结构都要经过3个步骤，即映射、定位和复用。映射就是将各种进来的速率不等的信号先经过码速调整，再装入相应的标准容器C中，同时加入通道开销POH形成虚容器VC。定位就是将帧相位发生偏差的(称帧偏移)的信息收进支路单元或管理单元，它通过支路单元指针或管理单元指针的功能来实现。复用就是将多个低阶通道层信号通过码速调整进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整进入复用层的过程。我国使用的SDH帧复用映射结构如图2所示。
(3)雷达
信号的分类
本文的出发点是将雷达分为雷达前端站和雷达处理控制站两大部分，据此将一定区域内的雷达进行组网。前端站是雷达的射频部分，完成对目标信息的获取，形成目标回波，通常是无人或少人站，控制站完成原始回波的分析、处理、上报。为达到上述目的，同时使雷达安全、稳定、可靠工作，前后端之间需要传递与交换的信号包括雷达获取的原始回波信号、雷达状态信号、对雷达状态的控制信号、雷达控制站
与雷达前端站间的勤务信号。
a. 原始回波信号
原始回波即雷达获取的目标的原始视频回波信号，该信号反映了目标的全部特征。在对该信号进行传输时，通常要进行数字化处理，根据雷达型号的不同，其采样频率也不同。通过对常用警戒引导雷达的原始模拟视频信号进行统计分析，若进行8位数字采样，传输一路所需速率将达32 Mbps，若需对四个通道的信号进行传输，则传输速率需求将达128 Mbps。原始回波信号的传输方向为由雷达前端站和雷达处理
控制站的上行方向。原始回波信号传至处理控制站后要进行杂波图处理，因此对原始回波信号的传输在传
输时延、相位抖动等指标都有较高要求。
b. 雷达前端工作状态信号
本方案的基础是使雷达前端在无人或少人环境下工作，对前端的工作状态和工作参数以及阵地环境必须进行必要的监测。工作状态和参数信号包括方位信号、发射机故障、二次雷达故障、雷达通回馈、开关控制有效、雷达静默回馈、正常雷达平均通/断回馈、频率选择回馈、单频/分集回馈、频率控制回馈、脉组/脉间回馈、捷变频通/断回馈等，这类信号经数字化和复用后的速率为64 kbps，对传输的时延和相位抖动的要求不高，传输方向由前端站至处理控制站的上行方向。
对阵地监视的数字视频信号，其分辨率和视频信号的连续性要求不高，4 Mbps传输带宽即可满足要
求。
c. 对雷达的控制信号
雷达控制站对前端站的控制由控制信号实施，包括工作状态控制与工作参数控制两类，总体上包括雷达通/断发射机射频通/断、发射机通/断、系统复位、天线通/断、正常雷达背景平均通/断、频率的选择信号、单频/分集、频率控制、脉组/脉间选择、捷变频通/断、最小受干扰频率选择通/断、干扰选通录取通/断、距离方位波门图选择、系统复位、极化选择、气象通道允许/禁止、正常雷达通道允许/禁止、地杂波滤波器通道允许/禁止、动杂波滤波器通道允许/禁止、二次雷达高压通/断、二次雷达电源通/断、摄像头选择、油机通/断、遥控系统复位等。通常这类信号为电平信号，复用后的传输速率64 kbps可满足要求，但对传输的时效性要求较高，传输方向为控制站至前端站的下行方向。
d. 勤务信号
勤务信号是前端站与处理控制站之间的话音联络信号。当采用PCM数字语音时，一路数字话的传输速率为64 kbps，若采用CVSD对语音进行数字化，一路数字话的传输速率为16 kbps。该信号是双向传输信号，除卫星传输的时延稍大以外，其他物理介质的传输都能满足要求。
(4)雷达信号的SDH传输
从上述分析可知，雷达前端站与后端处理站之间的数据传输需求接近150 Mbps，若加上信号复用时的系统开销，与STM-1的速率相当。这样可利用SDH传输原理对雷达信号进行传输，也可方便地组成区
域雷达网。
a. 雷达信号传输网络拓扑
下面以4个雷达站进行区域组网为例说明应用SDH技术进行数据传输的网络拓扑结构,如图3所示。在应用SDH技术进行区域雷达组网时，雷达数据处理终端完成3个工作，一是对雷达原始目标信号回波视频、勤务话、雷达工作状态监控、监控图象、雷达前端控制信号进行数字化处理；二是完成对上述经数字化处理后的信号按属性和速率进行复用。这里的复用是将低速信号，主要是勤务话、工作状态监控信号复用到E1速率；三是实现雷达原始目标信号回波视频和监控图象进行无损压缩，以利于网络传输。复用为每个雷达站的SDH分插复用设备将图象、数据和话音进行复用后，送入SDH环网进行传输和交换，网络中实际的物理链路既可以是光纤，也可以是SDH 微波信道。由于采用了SDH环网结构，理论上实际组网时网络中的雷达站数量是不受限制的。
b. 雷达信号传输的通道分配结合系统的整体思路和待传输雷达信号的特性，SDH技术可以满足前后端信号的传输要求。但由于SDH技术是面向电信业务的传输而开发的，待传雷达数据速率与SDH的标称接口速率不匹配，并不能简单用SDH技术来进行雷达信号的传输，必须将上述待传输的雷达信号按特性进行分类复用，然后应用SDH的级联技术，以STM－1进行传输。SDH级联技术包括相邻级联和虚级联。相邻级联是将同一STM-N数据帧中相邻的虚容器级联成C-4/3/12-Xc格式，作为一个整体结构进行传输；虚级联则是将分布于不同STM-N数据帧中的虚容器（可以同一路由或不同路由），按照级联的方法，形成一个虚拟的大结构VC-4/3/12-Xv格式进行传输。对SDH的STM－1可将63个2M 数据进行复用后传输。针对雷达信息的传输要求，将雷达的状态信号、控制信号和两路勤务话音信号数字化后将其复用为一个2M速率数据，以一个2M端口进行传输，多余的带宽可留作系统功能扩展。阵地监视数字视频以两个2M端口进行级联传输，其余60个2M端口进行级联后作为雷达原始回波信号的传输。
(5)结论
由于SDH采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可以实现高阶信号与低阶支路信号之间的复用。SDH帧结构丰富的开销比特、具有容器虚级联和链路容量调整机制这些优越的特性，使其非常容易应用于对雷达视频信号和控制进行宽带传输，从而既可提高雷达系统在电子战条件下的战场生存能力，又可避免因将雷达视频进行压缩传输而产生的信号损伤，同时，SDH传输技术是电信网中广泛运用的一种传输体制，具有标准的接口，有众多厂商生产相应的设备。因此，将SDH传输技术引入雷达信号的传输，是一种
可行的提高雷达系统性能的方案。
参考文献
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Milcom2001［C］. IEEE，2001.336~341.
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院学报，2000，2: 12~16.
20090401310074 实验一数字基带信号 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。 3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB3 码。 2、用示波器观察从HDB3 码中和从AMI 码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB3、AMI 译码输出波形。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块和HDB3 编译码模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V 电压，其原理方框图如图1-1 所示，电原理图见附录一。本单元产生NRZ 信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2 所示。帧长为24 位，其中首位无定义，第2 位到第8 位是帧同步码（7 位巴克码1110010），另外16 位为2 路数据信号，每路8位。此NRZ 信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1 码，熄状态表示0 码。 图 1-1 数字信源方框图 图 2-2 帧结构
本模块有以下测试点及输入输出点： ?CLK 晶振信号测试点 ?BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点（2个） ?FS 信源帧同步信号输出点/测试点 ?NRZ-OUT(AK) NRZ信号(绝对码)输出点/测试点（4个）图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下： ?晶振 CRY 晶体；U1：反相器7404 ?分频器 U2 计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160 并行码产生器 K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次 与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管：左起分 别与一帧中的24位代码相对应 ?八选一 U5、U6、U7：8位数据选择器4512 ?三选一 U8：8位数据选择器4512 ?倒相器 U20：非门74HC04 ?抽样 U9：D触发器74HC74 下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。 （1）分频器 4161进行13分频，输出信号频率为341kHz。74161是一个4位二进制加计数器，预置在3状态。 74193完成÷2、÷4、÷8、÷16运算，输出BS、S1、S2、S3等4个信号。BS 为位同步信号，频率为170.5kHz。S1、S2、S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率的1/2、1/4和1/8。74193是一个4位二进制加/减计数器，当CPD= PL =1、MR=0时，可在Q0、Q1、Q2及Q3端分别输出上述4个信号。 40160是一个二一十进制加计数器，预置在7状态，完成÷3运算，在Q0和Q1端分别输出选通信号S4、S5，这两个信号的频率相等、等于S3信号频率的1/3。 分频器输出的S1、S2、S3、S4、S5等5个信号的波形如图1-4（a）和1-4（b）所示。 图 1-4 分频器输出信号波形 （2）八选一 采用8路数据选择器4512，它内含了8路传输数据开关、地址译码器和三态驱动器，其真值表如表1-1所示。U5、U6和U7的地址信号输入端A、B、C并连在一起并分别接S1、S2、S3信号，它们的8个数据信号输入端x0 ~ x7分别K1、K2、K3输出的8个并行信号连接。由表1-1可以分析出U5、U6、U7输出信号都是码速率为
数字基带信号 通信系统2007-09-24 16:40:29 阅读1500 评论3 字号：大中小订阅 一,数字基带信号 1.数字基带信号 所谓数字基带信号，就是消息代码的电波形。数字基带信号的类型很多，本节以由矩形脉冲构成的基带信号为例，主要研究这些基带信号的时域波形、频谱波形以及功率谱密度波形。 单极性不归零信号： 设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性不归零信号的时域波形如图5-2-1所示，其中基带信号的0电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。单极性不归零信号在一个码元时间内，不是有电压(或电流),就是无电压(或电流),电脉冲之间没有间隔，不易区分识别，归零码可以改善这种情况。单极性不归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图所示。 (1) 时域波形 单极性不归零信号的时域波形 (2) 频谱波形 单极性不归零信号的频谱图 (3) 功率谱密度波形
单极性不归零信号的功率谱密度 单极性归零信号： 设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性归零信号的时域波形如图5-2-4所示，发"1"码时对应于正电位，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲，当发"0"码时，仍然完全不发送电流，所以称这种信号为单极性归零信号。单极性归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图5-2-5、图5-2-6 所示。 (1) 时域波形 单极性归零信号的时域波形 (2) 频谱波形 单极性归零信号的频谱图 (3) 功率谱密度波形
单极性归零信号的功率谱密度 双极性不归零信号： 设消息代码由二进制符号0、1组成，则双极性不归零信号的时域波形如图5-2-7所示，其中基带信号的负电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。双极性不归零信号的频域波形和功率谱密度 波形分别如图所示。 (1) 时域波形 双极性不归零信号的时域波形 (2) 频谱波形 双极性不归零信号的频谱图 (3) 功率谱密度波形
实验报告 姓名：李鹏博实验名称：数字调制解调 学号：2011300704 课程名称：数字信号处理 班级：03041102 实验室名称：航海西楼303 组号： 1 实验日期：2014.06.27 一、实验目的、要求 掌握掌握数字调制以及对应解调方法的原理。 掌握数字调制解调方法的计算机编程实现方法，即软件实现。 二、实验原理 二进制数字频率调制(2FSK) 二进制数字频率调制，简称频移键控2FSK，是利用二进制数字基带信号控制载波的频率，进行频谱变换的过程。在发送端，由基带信号控制载波，用不同频率的载波振荡信号来传输数字信号“1”和“0”；接收端则根据不同频率的载波信号，将其还原成相应的数字基带信号。 PSK调制 在PSK调制时载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果两个频率相同的载波同时开始振荡这两个频率同时达到正最大值同时达到零值同时达到负最大值此时它们就处于“同相”状态如果一个达到正最大值时另一个达到负最大值则称为“反相”。把信号振荡一次一周作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期两个波的相位差180度也就是反相。当传输数字信号时“1”码控制发0度相位“0”码控制发180度相位。 三、实验环境 PC机，Windows2000，office2000，Matlab6.5以上版本软件。 四、实验内容、步骤 实验内容 已知消息信号为一个长度为8的二进制序列；载波频率为 800 c f Hz ，采样频率为 4KHz。编程实现一种调制、传输、滤波和解调过程。 实验步骤 根据参数产生消息信号s和载波信号。调用函数randint生成随机序列。 编程实现调制过程。调用函数y=fskmod(s,M，FREQ_SEP,NSAMP)完成频率调制，y=pskmod(s,M) 完成相位调制，或者。调用函数modulate完成信号调制。 编程实现信号的传输过程。产生白噪声noise，并将其加到调制信号序列。或者调用函
一、实验目的 1. 通过本次实验回忆并熟悉MATLAB这个软件。 2. 通过本次实验学会如何利用MATLAB进行序列的简单运算。 3. 通过本次实验深刻理解理论课上的数字信号处理的一个常见方法——对时刻n的样本附近的一些样本求平均，产生所需的输出信号。 3. 通过振幅调制信号的产生来理解载波信号与调制信号之间的关系。 二、实验内容 1. 编写程序在MATLAB中实现从被加性噪声污染的信号中移除噪声的算法，本次试验采用三点滑动平均算法，可直接输入程序P1.5。 2. 通过运行程序得出的结果回答习题Q1.31-Q1.33的问题，加深对算法思想的理解。 3. 编写程序在MATLAB中实现振幅调制信号产生的算法，可直接输入程序P1.6。 4. 通过运行程序得出的结果回答习题Q1.34-Q1.35的问题，加深对算法思想的理解。 三、主要算法与程序 1. 三点滑动平均算法的核心程序： %程序P1.5 %通过平均的信号平滑 clf; R=51; d=0.8*(rand(R,1)-0.5);%产生随噪声 m=0:R-1; s=2*m.*(0.9.^m);%产生为污染的信号 x=s+d';%产生被噪音污染的信号 subplot(2,1,1); plot(m,d','r-',m,s,'g--',m,x,'b-.');
xlabel('时间序号n');ylabel('振幅'); legend('d[n]','s[n]','x[n]'); x1=[0 0 x];x2=[0 x 0];x3=[x 0 0]; y=(x1+x2+x3)/3; subplot(2,1,2); plot(m,y(2:R+1),'r-',m,s,'g--'); legend('y[n]','s[n]'); xlabel('时间序号n');ylabel('振幅'); 2. 振幅调制信号的产生核心程序：（由于要几个结果，因此利用subplot函数画图） %程序P1.6 %振幅调制信号的产生 n=0:100; m=0.1;fH=0.1;fL=0.01; m1=0.3;fH1=0.3;fL1=0.03; xH=sin(2*pi*fH*n); xL=sin(2*pi*fL*n); y=(1+m*xL).*xH; xH1=sin(2*pi*fH1*n); xL1=sin(2*pi*fL1*n); y1=(1+m1*xL).*xH; y2=(1+m*xL).*xH1; y3=(1+m*xL1).*xH; subplot(2,2,1); stem(n,y); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.1;fH=0.1;fL=0.01;'); subplot(2,2,2); stem(n,y1); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.3;fH=0.1;fL=0.01;'); subplot(2,2,3); stem(n,y2); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.3;fH=0.3;fL=0.01;'); subplot(2,2,4); stem(n,y3); grid;
数字基带信号实验 一、实验目的： 学会利用MATLAB软件对数字基带信号的仿真。通过实验提高学生实际动手 能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。 二、实验内容：利用MATLAB软件编写数字基带信号程序，进一步加强对数字基 带信号的理解。 (1)单极性不归零数字基带信号 (2)双极性不归零数字基带信号 (3)单极性归零数字基带信号 (4)双极性归零数字基带信号 三、程序 (1) 单极性不归零数字基带信号程序 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (2) 双极性不归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0
y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=-1; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (3)单极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0/2 y((2*i-2)*t0/2+j)=1; y((2*i-1)*t0/2+j)=0; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1') (4)双极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x);
实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 一、实验室名称：数字信号处理实验室 二、实验项目名称：多种离散时间信号的产生 三、实验原理： 1、基本离散时间信号 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 ???=0 1 )(n δ ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1(); ,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： ???=-0 1 )(k n δ ≠=n k n （2）．单位阶跃序列 ???=0 1 )(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = （3）．正弦序列
)2sin()(?π+=fn A n x 采用MATLAB 的实现方法，如： ) ***2sin(*1 :0?+=-=n f pi A x N n （4）．实指数序列 n a A n x ?=)( 其中，A 、a 为实数。采用MATLAB 的实现方法，如： n a x N n .^1 :0=-= （5）．复指数序列 n j e A n x )(0)(ωσ+?= 采用MATLAB 的实现方法，如： ) *)*exp((*1 :00n j A x N n ωσ+=-= 为了画出复数信号x [n ]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。 MATLAB 函数real 、imag 、abs 和angle 可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。 2、基本数字调制信号 （1）．二进制振幅键控（2ASK ） 最简单的数字调制技术是振幅键控（ASK ），即二进制信息信号直接调制模拟载波的振幅。二进制幅度键控信号的时域表达式： ∑-=n c s n ASK t nT t g a t S ωcos )]([)( 其中，a n 为要调制的二进制信号，g (t)是单极性脉冲信号的时间波形，Ts 表示调制的信号间隔。典型波形如下：
实验一 离散时间信号分析 班级 信息131班 学号 201312030103 姓名 陈娇 日期 一、实验目的 掌握两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等基本运算。 二、实验原理 1．序列的基本概念 离散时间信号在数学上可用时间序列)}({n x 来表示，其中)(n x 代表序列的第n 个数字，n 代表时间的序列，n 的取值范围为+∞<<∞-n 的整数，n 取其它值)(n x 没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到，例如对模拟信号)(t x a 进行等间隔采样，采样间隔为T ，得到)}({nT x a 一个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。 2．常用序列 常用序列有：单位脉冲序列（单位抽样）） （n δ、单位阶跃序列)(n u 、矩形序列)(n R N 、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。 3．序列的基本运算 序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。 4．序列的卷积运算 ∑∞ -∞==-= m n h n x m n h m x n y )(*)()()()( 上式的运算关系称为卷积运算，式中代表两个序列卷积运算。两个序列的卷积是一个序列与另一个序列反褶后逐次移位乘积之和，故称为离散卷积，也称两序列的线性卷积。其计算的过程包括以下4个步骤。 （1）反褶：先将)(n x 和)(n h 的变量n 换成m ，变成)(m x 和)(m h ，再将)(m h 以纵轴为对称轴反褶成)(m h -。
（2）移位：将)(m h -移位n ，得)(m n h -。当n 为正数时，右移n 位；当n 为负数时，左移n 位。 （3）相乘：将)(m n h -和)(m x 的对应点值相乘。 （4）求和：将以上所有对应点的乘积累加起来，即得)(n y 。 三、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab6.5 教学版、TC 编程环境。 四、实验内容 （1）用Matlab 或C 语言编制两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等的程序； （2）画出两个序列运算以后的图形； （3）对结果进行分析； （4）完成实验报告。 五、实验结果 六、实验总结
数字基带传输系统仿真实验 一、系统框图 一个数字通信系统的模型可由下图表示: 信源信道数字信源编码器调制器编码器 数字信源噪声信道 信道数字信源信宿译码器解调器译码器 数字信宿编码信道 数字通信系统模型 从消息传输角度看，该系统包括两个重要的变换，即消息与数字基带信号之间的变换;数字基带信号与信道传输信号之间的变换。 在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。称为基带传输系统。与之对应，把包括了载波调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统。无论是基带传输还是频带传输，基带信号处理是必须的组成部分。因此掌握数字基带传输的基本理论十分重要，它在数字通信系统中具有普遍意义。 二、编程原理 1. 带限信道的基带系统模型(连续域分析) X(t) y(t) {}a, 输入符号序列―― l L,1
dtatlT()(),,,T, 发送信号―― ――比特周期，二进制,lbbl,0 码元周期 ,jft2,, 发送滤波器―― G(),或Gf()或gtGfedf()(), TT,TT,, , 发送滤波器输出―― L,1 xtdtgtatlTgt()()*()()*(),,,,,TlbTl,0 L,1 =()agtlT,,lTsl,0 , 信道输出信号或接收滤波器输入信号 (信道特性为1) ytxtnt()()(),， ,jft2,G(),Gf()gtGfedf()(),, 接收滤波器―― 或或 RR,RR,, , 接收滤波器的输出信号 rtytgtdtgtgtntgt()()*()()*()*()()*(),,，RTRR ,1L ()(),,，agtlTnt,lbR,0l ,jft2,gtGfCfGfedf()()()(), 其中 ,TR,, (画出眼图) lTlL,,, 01, 如果位同步理想，则抽样时刻为 b rlTlL() 01,,,, 抽样点数值为 (画出星座图) b ,{}a, 判决为 l 2. 升余弦滚降滤波器 (1),,,Tf,||,s,T2s, ,TT1(1)(1),,，，，,,,,ss Hfff()1cos(||),||,，,,,,,,TTT2222，，,ss,
实验一 MATLAB 仿真软件的基本操作命令和使用方法 实验容 1、帮助命令 使用 help 命令，查找 sqrt （开方）函数的使用方法； 2、MATLAB 命令窗口 （1）在MATLAB 命令窗口直接输入命令行计算3 1)5.0sin(21+=πy 的值； （2）求多项式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根； 3、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知 A=[1 2;3 4]， B=[5 5;7 8]，求 A^2*B
（2）矩阵的行列式 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A' 已知B=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i], 求B.' , B' （4）特征值、特征向量、特征多项式 已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征值、特征向量、特征多项式；
（5）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]；求A 中第3 列前2 个元素；A 中所有列第2，3 行的元素； 4、Matlab 基本编程方法 （1）编写命令文件：计算1+2+…+n<2000 时的最大n 值；
（2）编写函数文件：分别用for 和while 循环结构编写程序，求 2 的0 到15 次幂的和。
5、MATLAB基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线 y=cos(t)，t∈[0，2π]
（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线 y=cos(t-0.25)和正弦曲线 y=sin(t-0.5)， t∈[0，2π] （3）绘制[0，4π]区间上的 x1=10sint 曲线，并要求： （a）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （b）坐标轴控制：显示围、刻度线、比例、网络线 （c）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； >> clear;
单极性不归零 function y=snrz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1 for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; plot(t,y); title('1 0 1 1 0 0 1 0'); grid on; axis([0,i,-0.1,1.1]); 单极性归零 function y=srz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1 for j=1:t0/2 y((2*i-2)*to/2+j)=1; y((2*i-1)*t0/2+j)=0; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; plot(t,y); grid on; axis([0,i,-0.1,1.1]);
x=[10101010] srz(x) 蒙特卡罗 EbN0dB=0:0.5:10; N0=10.^(-EbN0dB/10); sigma=sqrt(N0/2); %理论计算误码率 pb=0.5*erfc(sqrt(1./N0)); %仿真误码率 for n=1:length(EbN0dB) %产生等概率信源 a=sign(randn(1,100000)); %离散等效接收模型 rk=a+sigma(n)*randn(1,100000); dec_a=sign(rk);%判决 %计算误码率 ber(n)=sum(abs(a-dec_a)/2)/length(a); end semilogy(EbN0dB,pb); hold; semilogy(EbN0dB,ber,'rd-'); legend('理论值','仿真结果'); xlabel('Eb/N0(dB)'); ylabel('pb'); 双极性不归零 function y=shuangsnrz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1 for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=-1; end end end y=[y,x(i)];
数字信号的最佳接收 8. 0、概述 字信号接收准则：? ??→→相关接收机最小差错率匹配滤波器最大输出信噪比 8. 1、最佳接收准则 最佳接收机：误码率最小的接收机。 一、似然比准则 0≤t ≤T S ，i = 1、2、…、M ， 其中：S i (t) 和n(t)分别为接收机的输入信号与噪声，n(t)的单边谱密度为n 0 n(t)的k 维联合概率密度： ()似然函数→? ?? ???-=? S T k n dt t n n n f 0 20 1 exp )2(1 )(σπ 式中：k = 2f H T S 为T S 内观察次数，f H 为信号带宽 出现S 1(t)时,y(t)的联合概率密度为: []? ?????--= ?S T k n S dt t s t y n y f 02 10 1)()(1exp )2(1 )(σπ→ 发“1”码 出现S 2(t)时, y(t)的联合概率密度为: []? ?????--= ?S T k n S dt t s t y n y f 0 2 20 2)()(1 exp )2(1 )(σπ→发“0”码 误码率： ()()()() ()()() {t n t s t n t s i t n t s t y ++= +=12()()()()? ?∞ -∞ ++=i T i T V V S S e dy y f s p dy y f s p S P S S P S P S S P P )()()()(2211221112
要使P e 最小，则：0=??T e y p 即：()()()()02211=+-T S T S y f s p y f s p 故：P e 最小时的门限条件为 ： 最小满足e T T S T S P y s p s p y f y f →=) () ()()(1221 判定准则： 似然比准则 判判→?? ? ? ??? →<→>2122111221)() ()()()()()()(S s p s p y f y f S s p s p y f y f S S S S 二、最大似然比准则 最大似然比准则 判判如时当→? ??→<→>=22112112)()()()(: ,)()(S y f y f S y f y f s p s p S S S S 用上述两个准则来构造的接收机即为最佳接收机。 8. 2、确知信号的最佳接收 确知信号：在接收端可以知道S 1、S 2、…、S M 的具体波形，但不知道在某一码元内出现的是哪个信号。 随参信号：在接受端接收到的信号其振幅和频率是已知的，相位是随机的，此为随相信号；频率是已知，但振幅和相位都是随机的，此为起伏信号。 一、二进制确知信号的最佳相干接收机 设 p(S 1)=p(S 2)=1/2 1、等能量信号 b T T E dt t s dt t s S S ==??00 2 22 1)()( 将此条件代入最大似然比准则得： →>? ?S S T T dt t s t y dt t s t y 0 21)()()()(判为S 1 →
实验报告 姓名： 学号：1101200227 班级：信息1002 学校：华北电力大学 科目：数字信号处理 实验二时域抽样与频域抽样 一、实验目的 加深理解连续时间信号的离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握时域抽样定理的基本内容。掌握由抽样序列重建原连续信号的基本原理与实现方法，理解其工程概念。加深理解频谱离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握频域抽样定理的基本内容。 二、实验原理 时域抽样定理给出了连续信号抽样过程中信号不失真的约束条件：对于基带信号，信号抽样频率f sam 大于等于2倍的信号最高频率f m ，即f sam ≥ 2f m 。 时域抽样是把连续信号x (t )变成适于数字系统处理的离散信号x [k ] ；信号重建是将离散信号x [k ]转换为连续时间信号x (t )。 1. 信号的时域抽样 若x [k ]=x (kT )|t =kT ，则信号x (t )与x [k ]的频谱之间存在： 其中：x (t )的频谱为X (j w )，x [k ]的频谱为X (e j W ) 可见，信号时域抽样导致信号频谱的周期化。 2. 信号的频域抽样 非周期离散序列x [k ]的频谱X (e j W )是以2p 为周期的连续函数。频域抽样是将X (e j W )离散化以便于数值计算。 频域抽样与时域抽样形成对偶关系。在[0,2p]内对X (e j W ) 进行N 点均匀抽样，引起时域序列x [k ]以N 点为周期进行周期延拓。 频域抽样定理给出了频域抽样过程中时域不发生混叠的约束条件：若序列x [k ]的长度L ，则 应有N ≥L 。 三、实验内容 1.利用MATLAB 实现对信号的抽样。 t0 = 0:0.001:0.1; x0 =cos(2*pi*20*t0); plot(t0,x0,'r') hold on %信号最高频率f m 为20 Hz, %按100 Hz 抽样得到序列。 Fs = 100; t=0:1/Fs:0.1; )e (j ΩX ( ) ∑∞-∞=-= n n X T )(j 1sam ωω∑ ∞-∞=+= n nN k x k x ][][~
数字信号处理实验答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
实验一熟悉Matlab环境 一、实验目的 1.熟悉MATLAB的主要操作命令。 2.学会简单的矩阵输入和数据读写。 3.掌握简单的绘图命令。 4.用MATLAB编程并学会创建函数。 5.观察离散系统的频率响应。 二、实验内容 认真阅读本章附录，在MATLAB环境下重新做一遍附录中的例子，体会各条命令的含义。在熟悉了MATLAB基本命令的基础上，完成以下实验。 上机实验内容： （1）数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=[1 2 3 4]，B=[3 4 5 6]，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。 clear all; a=[1 2 3 4]; b=[3 4 5 6]; c=a+b; d=a-b; e=a.*b; f=a./b; g=a.^b; n=1:4; subplot(4,2,1);stem(n,a); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('A'); subplot(4,2,2);stem(n,b); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('B'); subplot(4,2,3);stem(n,c); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('C'); subplot(4,2,4);stem(n,d); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('D'); subplot(4,2,5);stem(n,e); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('E'); subplot(4,2,6);stem(n,f); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('F'); subplot(4,2,7);stem(n,g); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('G'); （2）用MATLAB实现下列序列： a) x(n)= 0≤n≤15 b) x(n)=e+3j)n 0≤n≤15 c) x(n)=3cosπn+π)+2sinπn+π) 0≤n≤15 d) 将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数x(n)=x(n+16),绘出四个周期。
实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 一、实验室名称：数字信号处理实验室 二、实验项目名称：多种离散时间信号的产生 三、实验原理： 1、基本离散时间信号 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 ? ??=01)(n δ 00 ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1();,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即：
???=-0 1)(k n δ ≠=n k n （2）．单位阶跃序列 ? ??=01)(n u 00 <≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = （3）．正弦序列 )2sin()(?π+=fn A n x 采用MATLAB 的实现方法，如： ) ***2sin(*1 :0?+=-=n f pi A x N n （4）．实指数序列 n a A n x ?=)( 其中，A 、a 为实数。采用MATLAB 的实现方法，如： n a x N n .^1:0=-= （5）．复指数序列 n j e A n x )(0)(ωσ+?= 采用MATLAB 的实现方法，如： ) *)*exp((*1 :00n j A x N n ωσ+=-= 为了画出复数信号x [n ]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。MATLAB 函数real 、imag 、abs 和angle 可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。
clc; clear; M=26;N=32;n=0:M; xa=0:M/2; xb=ceil(M/2)-1:-1:0; xn=[xa,xb]; Xk=fft(xn,512); Xk1=abs(Xk); X32k=fft(xn,32); X32k1=abs(X32k); x32n=ifft(X32k); X16k=X32k(1:2:N); X16k1=abs(X16k); x16n=ifft(X16k,N/2); figure(1); subplot(3,2,1); stem(Xk1); subplot(3,2,2); stem(X32k1); subplot(3,2,3); stem(x32n); subplot(3,2,4); stem(X16k1); subplot(3,2,5); stem(x16n); Lx=41;N=5;M=10; hn=ones(1,N);hn1=[hn zeros(1,Lx-N)]; n=0:Lx-1; xn=cos(pi*n/10)+cos(2*pi*n/5); yn=fftfilt(hn,xn,M); figure(1); subplot(3,1,1); stem(hn1); subplot(3,1,2); stem(xn); subplot(3,1,3); stem(yn);
clc; clear; n=0:31; A=3; y=A*exp((0.8+j*314)*n); subplot(2,1,1); stem(y); Az=[0.7 0.3]; Bz=[1 -0.8 -0.5]; subplot(2,1,2); zplane(Bz,Az);
通信原理课程设计报告题目：数字基带信号HDB3码型编码转换实现 专业班级： 姓名： 学号：
指导教师： 设计任务要求: 仿真实现数字基带通信系统信源输入24位二进制序列产生HDB3码，通过高斯白噪声信道，接收端滤波、解码的时域图及频谱图。以矩形波为例，要现输入24位二进制序列产生AMI码，HDB3码，接收端滤波、解码上述码型。
摘要 HDB3码全称三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编
码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。HDB3码实行转换一般分为三个步骤，先将消息码转换AMI码然后加“V”,接着加“B”，这几部我们可以使用C语言进行编程实现。为了实现HDB3码的编码与转换，同时加深对通信系统工作原理的了解，我们采用了MATLAB软件进行编码仿真，同时学习掌握MATLAB软件的基础使用。 关键词：AMI码；HDB3码；编码；解码；MATLAB；仿真 目录 1. 设计原理 (4) 1.1 HDB3码的介绍 (4)
1.2 HDB3码的编码转换规则 (5) 1.3 HDB3码的解码转换规则 (5) 1.4 HDB3码的软件程序设计 (6) 2. MATLAB软件仿真结果及其分析 (10) 2.1 MATLAB软件的介绍 (10) 2.2 仿真结果图示 (12) 2.3 仿真结果分析 (15) 3. 设计总结及心得体会 (22) 4. 参考文献 (22) 5. 致 (23)
正文 1.设计原理 1.1 HDB3码的介绍 HDB3码即三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式，“三阶”通俗讲就是最多3个连0码元，“高密度双极性”就是没有直流分量，不会连续出现+1或-1，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。 三阶高密度双极性码用于所有层次的欧洲E-carrier系统，HDB3码将4个连续的"0"位元取代成"000V"或"B00V"。这个做法可以确保连续的相隔单数的一般B记号。 1.2 HDB3的编码转换规则 HDB3码的编码规则主要分为3步： 1 .先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI 码就是HDB3码;
数字信号处理实验八 调制解调系统的实现 一、实验目的: （1）深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程（2）了解滤波器在通信系统中的应用 二、实验步骤: 1.通过SYSTEMVIEW软件设计与仿真工具，设计一个FIR数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，通过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。 建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。系统框图如下： 规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。（参考文件
zhan3.svu） （1）检查滤波器的波特图，看是否达到预定要求； （2）检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常； （3）检查解调后的的基带信号是否正常，分析波形变形的原因和解决措施；（4）实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。 2.熟悉matlab中的仿真系统； 3.将1.中设计的SYSTEMVIEW（如zhan3.svu）系统移植到matlab中的仿真环境中，使其达到相同的效果； 4.或者不用仿真环境，编写程序实现该系统，并验证调制解调前后的信号是否一致。 实验总共提供三个单元的时间（6节课）给学生，由学生自行学习和自行设计与移植 三、系统设计 本系统是基于matlab的simulink仿真软件设计的基带信号调制与解调的系统，利用matlab自带的数字信号仿真模块构成其原理框图并通过设置载波、带通滤波器以及低通滤波器等把基带信号经过载波调制后再经乘法器、带通滤波器和低通滤波器等电路系统能解调出基带信号。 1、实验原理框图
实验二： 用FFT 作谱分析 实验目的 (1) 进一步加深DFT 算法原理和基本性质的理解(因为FFT 只是DFT 的一种快速算法， 所以FFT 的运算结果必然满足DFT 的基本性质)。 (2) 熟悉FFT 算法原理和FFT 子程序的应用。 (3) 学习用FFT 对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法， 了解可能出现的分析误差及其原因， 以便在实际中正确应用FFT 。 ● 实验步骤 (1) 复习DFT 的定义、 性质和用DFT 作谱分析的有关内容。 (2) 复习FFT 算法原理与编程思想， 并对照DIT-FFT 运算流图和程序框图， 读懂本实验提供的FFT 子程序。 (3) 编制信号产生子程序， 产生以下典型信号供谱分析用： (4) 编写主程序。 下图给出了主程序框图， 供参考。 本实验提供FFT 子程序和通用绘图子程序。 (5) 按实验内容要求， 上机实验， 并写出实验报告。 1423()()1,03()8470403()3470 x n R n n n x n n n n n x n n n =?+≤≤? =-≤≤?? ?-≤≤?? =-≤≤???456()cos 4 ()sin 8 ()cos8cos16cos20x n n x n n x n t t t π π πππ===++
●实验内容 (1) 对2 中所给出的信号逐个进行谱分析。 (2) 令x(n)=x4(n)+x5(n)，用FFT计算8 点和16 点离散傅里叶变换， X(k)=DFT［x(n)］ (3) 令x(n)=x4(n)+jx5(n)，重复(2)。 ●实验报告要求 (1) 简述实验原理及目的。 (2) 结合实验中所得给定典型序列幅频特性曲线，与理论结果比较，并分析说明误差产生的原因以及用FFT作谱分析时有关参数的选择方法。 (3) 总结实验所得主要结论。 (4) 简要回答思考题。 Matlab代码： 对六个所给信号进行谱分析的主程序（对信号进行64点的FFT变换）： clc;clear all; N=64; x1=Signal_x1(N);
数字基带传输常用码型的MATLA表示 在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离较近的情况下，数字基带信号不经调制可以直接传输，这种系统称为数字基带系统。而具有调制解调过程的数字系统称为数字带通传输系统。在第七章中，将列举数字带通传输系统仿真的例子，在本章中，我们重点讨论数字基带常用码型的产生，即数字基带信号的产生。教材中，我们以单极性不归零码和单极性不归零码的实现作为参考。 单极性不归零码MATLA程序如下： function y=snrz(x) % 本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性非归零码 % 输入x 为二进制码，输出y 为单极性非归零码 num=200; % 单极性非归零码每一个码元包含的点 t=0:1/num:length(x); for i=1:length(x); if x(i)==1; for j=1:num; y((i-1)*num+j)=1; % 对应的点赋值为1 end else for j=1:num; y((i-1)*num+j)=0; % 对应的点赋值为0 end end end y=[y,x(i)]; % 为了绘制图形，注意要将y 序列加最后一位 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码1 0 0 1 0 1'); % 绘图 在MATLA命令行窗口中键入x的值，并调用函数snrz(x)，就可以得到对应的单极性不归零码。如输入以下指令，将出现图 1 所示的结果。
单极性不归零码MATLA 程序如下： fun ctio n y=srz(x) %本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性归零码 %输入x 为二进制码，输出y 为单极性归零码 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码 1 0 0 1 0 1'); num=200; %单极性非归零码每 t=0:1/num:le ngth(x); for i=1:le ngth(x); if x(i)==1; for j=1: nu m/2; y((i*2-2)* num/2+j)=1; % y((i*2-1)*num/2+j)=0; % end else for j=1: num; y((i-1)*num+j)=0; % end end end y=[y,x(i)]； % 个码元包含的点 对1而言，前半部分时间值为1 对1而言，后半部分时间值为0 对应的点赋值为0 为了绘制图形，注意要将 y 序列加最后一位 单极性非归零码1 0 0 1 0 1 图1单极性不归零码