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基于simulink的数字基带传输系统仿真

基于simulink的数字基带传输系统仿真
基于simulink的数字基带传输系统仿真

基于s i m u l i n k的数字基带传输系统仿真

Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

基于s i m u l i n k的数字基带传输系统仿真

【摘要】本课题主要是通过构建数字基带传输系统的各组成模块,包括信号发送,信号接受,谱分析和误码分析部分,从而对数字基带传输系统有深刻的认识。主要研究方法是利用Simulink软件进行数字基带传输系统的仿真,将各组成模块连接与封装,从而仿真出整个基带传输系统,最后通过调节噪声方差值的不同,运行并分析结果。研究的目的在于,熟悉基带传输系统各个环节,从而对基带传输系统有更深刻的了解。仿真的结果表明,在噪声较小的情况下误码率较小,较大的情况下则较大,而且各个模块基本可以完成其相对应的功能。本课题使用的MATLAB软件是当今最优秀的科技应用软件之一,它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。

【关键词】数字基带传输系统;升余弦滤波器;数字基带信号;SIMULINK

1 引言

通过对计算机仿真的了解,对计算机仿真在工程领域的运用,可以体会到它的优点仿真软件matlab在控制领域以及通信,数字信号处理等等领域都有它强大的生命力。其功能的完善奠定了它在各个领域的仿真的地位。通过对simulink的使用会对数字基带传输系统的各个部分具有更加直观而深刻的理解,对通信系统的仿真,以及各个波形的仿真,可以很直观的理解各个模块的功能以及注意的问题。需要仿真的包括基带信号,发送滤波器、接受滤波器、信道、定时系统、抽样判决系统、误码率分析模块眼图模块。

现在通信系统是非常复杂和庞大的大规模系统,在各种噪声和干扰的存在下,一般很难通过解析的方法求得系统的精确数学描述。在这种情况下系统仿真就成为了一个极为有效的工具[2]。此外,在对现代通信系统协议、新算法和新体系结构的设计当中,直接进行试验测试几乎是不可能的,因为这些新系统、新算法、和新的体系结构根本就还没有实现,在这种情况下只能通过仿真来检验所考察的对象,从而验证这些新的结论,以及方法。在将来的科研以及教学当中matlab/simulink将会发挥很大的作用,一些科研所都在使用此软件,所以作为学生,或是研究者很有必要掌握这个重要的软件,从而对自己的工作或是学习带来方便。

2 基带传输系统介绍

基本传输系统

信号波形,传输码型,以及频谱特性的是研究的重点,核心是研究如何设计基带传输总特性,以消除码间串扰,以及如何有效地减小信道加性噪声的影响,从而提高系统抗噪声性能。最后通过眼图,误码率仪,等观测系统性能。整个传输系统的构成主要有:信源,发送设备,信道,接收设备,同步定时设备,判决抽样设备,误码率仪,眼图,功率谱仪等构成。其构成框图如下:图3-5数字基带信号传输系统的组成

1、信道信号形成器(发送滤波器):压缩输入信号频带,把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。

2、信道:信道的传输特性一般不满足无失真传输条件,因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n(t) ,并假设它是均值为零的高斯白噪声。

3、接收滤波器:它用来接收信号,滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。

4、抽样判决器: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。

5、同步提取:用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲。

传输系统各点波形

基带系统的各点波形示意图:

a 输入波形

b 码型变换后的波形

c 要传输的波形

d 在信道中叠加白噪声的传输波形

e 接收滤波器输出波形

f 位定时脉冲

g 恢复的信息(有误码)

总结

理论上,数字信息可以直接用数字代码序列表示和传输,但实际当中按照通信系统和信道的情况,一般需要进行不同形式的编码,而且还要选用一组取值有限的离散波形来表示。这些取值离散的波形可以是未经调制的电信号,也可以是调制后的信号。未经调制的信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。这样的信号称之为数字基带信号,这样的信号可以在具有低通特性的有限传输信道中,尤其是在传输距离较近的情况下,基带信号可以不通过载波调制而直接传输,这样的传输系统称之为数自己带传输系统。

3 仿真过程介绍

信号码型变换部分

AMI:

极性与归零变换:

传输系统部分

传输系统的仿真包含了很多模块,例如发送模块、信道模块。接收模块等等。

整个系统仿真图如下:

位同步模块内部结构:抽样判决模块内部结构:

谱分析:

接收端信号功率谱:

图分析:

误码率分析:

仿真运行分析

在上面给出的仿真条件下,观察仿真运行情况。系统仿真结果由误码率图、眼图、以及波形图所示,在频带范围-

500MHz~500MHz内,产生方差为时,经信道传输的信号频谱如4.1.3所示,产生的误码率为。

4 小结

首先对数字基带传输系统的各部分的组成进行了介绍,然后给出了仿真模型,分析了系统运行情况。读者通过学习,可以了解和熟悉数字基带传输系统的特点,掌握MATLAB/Simulink仿真设计的方法和相关

原理。

References (参考文献)

[1]邵玉斌. Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析. 北京:

[2]

[3]清华大学出版社.34

[4](美)拉帕波特. 无线通信原理与应用(第二版)(英文

版). 电子工业出版社.90

Simulation design of Digital baseband transmission

system

Abstract: The main subject is to build digital baseband transmission system of the constituent modules, including signal transmission, signal reception, spectral analysis and error analysis section, and thus the digital baseband transmission systems have a deep understanding. Main research method is the use of Simulink software for digital baseband transmission system simulation for each of the component modules and packages, thus simulating the entire base-band transmission system, and finally by adjusting the different noise variance, run and analyze the results. Purpose of the study is familiar with all aspects of base-band transmission system, and thus the base-band transmission system to gain a deeper understanding. Simulation results show that the noise is relatively small error rate smaller, the larger the case of the larger, and each module can be basically completed its corresponding function. The subject of the use of MATLAB software is the most outstanding applications of technology, which in many scientific fields as computer-aided design and analysis, algorithm and application development tools and the basic platform of choice. Keywords: Digital baseband transmission system; raised cosine filter; digital baseband signal; SIMULINK

基于MATLAB SIMULINK的FM调制解调

摘要 在模拟通信系统中,由模拟信源产生的携带有信息的消息经过传感器转换成电信号。模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道,最终解调还原成电信号。本文应用了频率调制法产生调制解调信号。本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用,利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握,完成了FM信号的调制与解调,以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先利用简单的正玄波信号发生器作为信源,对模拟信号进行FM调制解调原理的仿真。 关键词:调制解调;FM ;MATLAB;SIMULINK仿真

Abstract In the simulation of communication systems, generated by the analog source carrying a message through the sensor into electrical signals. Analog baseband signal after the modul- -ation of the low pass spectrum to carrier frequency to adapt to the channel, the final reducti- -on into electrical signal demodulation. This paper applied the frequency modulation method to generate the signal modulation and demodulation. Mainly through the study and use of SIMULINK toolbox in this thesis, with its rich template and undergraduate course on comm--unication theory knowledge,the modulation and demodulation of FM signal, as well as the design and simulation with SIMULINK. Firstly, sine wave signal generator is simple as the source, simulation FM modulation anddemodulation principle of analogue signals. Then, using the song as the source. Keywords: modulation and demodulation;FM; MATLAB; SIMULINK simulation

通信原理实验--数字基带传输仿真实验

数字基带传输实验 实验报告

一、实验目的 1、提高独立学习的能力; 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力; 3、学习Matlab 的使用; 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法; 5、熟悉基带传输系统的基本结构; 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析; 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、系统框图及编程原理 1.带限信道的基带系统模型(连续域分析) ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期,二进制码元周期 ?发送滤波器―― 或或 ?发送滤波器输出――

?信道输出信号或接收滤波器输入信号 (信道特性为1) ?接收滤波器―― 或或 ?接收滤波器的输出信号 其中 (画出眼图) ?如果位同步理想,则抽样时刻为 ?抽样点数值为(画出星座图) ?判决为 2.升余弦滚降滤波器 式中称为滚降系数,取值为, 是常数。时,带宽为Hz;时,带宽为Hz。此频率特性在内可以叠加成一条直线,故系统无码间干扰传输的最小符号间隔为s,或无码间干扰传输的最大符号速率为Baud。

相应的时域波形为 此信号满足 在理想信道中,,上述信号波形在抽样时刻上无码间干扰。 如果传输码元速率满足,则通过此基带系统后无码间干扰。 3.最佳基带系统 将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统,而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。 要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。由于最佳基带系统的总特性是确定的,故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。 设信道特性理想,则有

(延时为0) 有 可选择滤波器长度使其具有线性相位。 如果基带系统为升余弦特性,则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。 由模拟滤波器设计数字滤波器的时域冲激响应 升余弦滤波器(或平方根升余弦滤波器)的带宽为,故其时域抽样速率至少为,取,其中为时域抽样间隔,归一化为1。 抽样后,系统的频率特性是以为周期的,折叠频率为。故在一个周期内 以间隔抽样,N为抽样个数。频率抽样为,。 相应的离散系统的冲激响应为 将上述信号移位,可得因果系统的冲激响应。 5.基带传输系统(离散域分析) ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期,二进制码元周期 ?发送滤波器――

基于SIMULINK的16QAM基带调制系统性能仿真

.科教创新.星垄垦星虽圆基于SIⅫ儿INK的16QAM基带调制系统性能仿真 ‘聂跃何海浪 (湖南省邵阳学院信息工程学院湖南邵阳422000) [摘要】移动通信的物理层采用的调制方式主要有BPSK、QPSK、16PSK、16QAM等自适应数字调制解调技术。本文通过对信源产生的数字信号,经过16QAM调制解调方式对信号进行调制。通过对误码率的测试比较,来分析16QAM调制解调方式的性能。 【关键词】16QAM最佳接收机 【中图分类号】TN9ll【文献标识码】A【文章编号】1007—9416(2009)1l一0033—02 ThePerfomanceof16QAMModulationandDemoIlulationbasedon SIMULINK NieYueHeHailang (Dep.ofInfomationEngineer,shaoyangUniversity,HuIl她,422000。ShaoyangChifla) 【Abs”act】Adaptivemodulationtechniqueishotfieldofmobilecommunicationsinrecentyears.Atpre∞ntthemobilecommunicationsphysicallayermodulationu∞dadaptivedigitalmodulationanddemodulationtechnologysuchasBPSK,QPSK,16PSK,16QAM.Inthisthesis,sourceofdigitalsignalsgeneratedthrough16QAManddemoduIationoft11esignalInodulation.Throughbiterrorrate0fthe t箦tcomparedtoanaJyzeaVarietyOfmodulationanddemOduJatiOn. 【Keywords】16QAMoptimumreceiver '引言 随着通信技术的飞速发展,提高数字通信的可靠性已成为亟待解决的现实问题,数字信号在通信系统中传输时,因系统特性不理想和信道中有噪声干扰而引起数字信号波形失真,在接收判决时可能误判而造成误码。本论文通过搭建SIMULINK仿真模块,再修改佶噪比(SNR)等参数来获得不同情况下的系统误码率,眼图和星座图等。 216QAM调制解调原理有很高的频谱利用效率,实现起来也比较方便,在各种通信系统中有着广泛的应用,是数字微波通信、卫星通信、有线电视网数字视额广播等的主要调制方式.在短波电台、传呼机、对讲机中也有一定的应用…。正交幅度调制(QAM)信号采用了两个正交载波cos2石.疋f和sin2万正,,每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。则调制出来的信号町表示为…: 10(f)=4。gr(f)cos2矾f+4。gr(,)sin2矾f, QAM调制是一种高效的调制方式,具埘=l,2,...,肘 式中{厶)和{厶)是电平集合.这些电平是通过将k比特序列映射为信号振幅而获得的。 QAM可以看成是振幅调制和相位调制的结合【2】。因此发送的QAM信号波形可表示为: 材。(f)=4,Igr(f)cos(2矾r+幺), 肼=l,2,....,Ml,疗=1,2,....,M2,(2) 关于16QAM的解调和判决,假设在信号传输中存在载波相位馆移和加性高斯噪 圈6测试结果(Trunking)技术在VLAN中的应用.【参考文献】 【l】田妍,王中,付立政.宽带接入交换机中Trunking的设计与实现【J】.小型微型计算机系统,2002,23(11):1317一1320.【2】徐立新,李庆亮,陈富民.基于高性能网络系统架构的设计与实现[J】.计算机工程与设计,2004,25(10):1773一1777.【3】李晓娟,陈存杜.热备份路由及负载均衡在VLAN中的实现【J】.计算机工程与设计,2005,26(5):1203—1204. 【4】任晓鹏,李伟华.基于PacketTracer构建虚拟网络实训平台【J】.中国职业技术教育.2006(27):44—45. 【5】Cbc0Systems公司C硫oNetwo订dngAcademyProgram.思科网络技术学院教程(第一、二学期)(第三版)【M】.清华大学,北京大学,北京邮电大学,等译.北京:人民邮电出版社,2004. [作者简介】 李清平(1969一)。男,工学学士,尉教授。研究方向:计算机网络技术、计算机应用技术.单位名称:浙江育英职业技术学院。 数字技术与应用 55 万方数据

通信原理 数字基带传输实验报告

基带传输系统实验报告 一、 实验目的 1、 提高独立学习的能力; 2、 培养发现问题、解决问题和分析问题的能力; 3、 学习matlab 的使用; 4、 掌握基带数字传输系统的仿真方法; 5、 熟悉基带传输系统的基本结构; 6、 掌握带限信道的仿真以及性能分析; 7、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、 实验原理 在数字通信中,有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号,这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下: 基带脉冲输入 噪声 基带传输系统模型如下: 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 抽样 判决器 同步 提取 基带脉冲

各方框的功能如下: (1)信道信号形成器(发送滤波器):产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码,相应的基本波形通常是矩形脉 冲,其频谱很宽,不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带,把传输 码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 (2)信道:是基带信号传输的媒介,通常为有限信道,如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件,因此会引起传输波形的失真。另 外信道还会引入噪声n(t),一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 (3)接收滤波器:接受信号,尽可能滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。 (4)抽样判决器:在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定时脉冲控制)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。 (5)定时脉冲和同步提取:用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31,时域抽样频率错误!未找到引用源。o为4 /Ts,滚降系数分别取为0.1、0.5、1, (1)如果采用非匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统,计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性,计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 (2)如果采用匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统,计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性,计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 (1)非匹配滤波器 窗函数法: 子函数程序: function[Hf,hn,Hw,w]=umfw(N,Ts,a)

实验三基于simulink通信系统仿真

实验三基于simulink通信系统的仿真 一实验目的 1掌握simulink 仿真平台的应用。 2能对基本调制与解调系统进行仿真; 3 掌握数字滤波器的设计。 二、实验设备 计算机,Matlab软件 三数字滤波器设计 (1)、IIR数字滤波器设计 1、基于巴特沃斯法直接设计IIR数字滤波器 例5.1:设计一个10阶的带通巴特沃斯数字滤波器,带通频率为100Hz到200Hz,采样频率为1000Hz,绘出该滤波器的幅频于相频特性,以及其冲击响应图 clear all; N=10; Wn=[100 200]/500; [b,a]=butter(N,Wn,’bandpass’); freqz(b,a,128,1000) figure(2) [y,t]=impz(b,a,101); stem(t,y) 2、基于切比雪夫法直接设计IIR数字滤波器 例5.2:设计一个切比雪夫Ⅰ型数字低通滤波器,要求: Ws=200Hz,Wp=100Hz,Rp=3dB,Rs=30dB,Fs=1000Hz clear all; Wp=100; Rp=3;

Ws=200; Rs=30; Fs=1000; [N,Wn]=cheb1ord(Wp/(Fs/2),Ws/(Fs/2),Rp,Rs); [b,a]=cheby1(N,Rp,Wn); freqz(b,a,512,1000); 例5.3:设计一个切比雪夫Ⅱ型数字带通滤波器,要求带通范围100-250Hz,带阻上限为300Hz,下限为50Hz,通带内纹波小于3dB,阻带纹波为30 dB,抽样频率为1000 Hz,并利用最小的阶次实现。 clear all; Wpl=100; Wph=250; Wp=[Wpl,Wph]; Rp=3; Wsl=50; Wsh=300; Ws=[Wsl,Wsh]; Rs=30; Fs=1000; [N,Wn]=cheb2ord(Wp/(Fs/2),Ws/(Fs/2),Rp,Rs); [b,a]=cheby2(N,Rp,Wn); freqz(b,a,512,1000); 实验内容:1 设计一个数字信号处理系统,它的采样率为Fs=100Hz,希望在该系统中设计一个Butterworth型高通数字滤波器,使其通带中允许的最小衰减为 0.5dB,阻带内的最小衰减为40dB,通带上限临界频率为30Hz,阻带下限临界频率为40Hz。 2 试设计一个带阻IIR数字滤波器,其具体的要求是:通带的截止频率:wp1=650Hz、wp2=850Hz;阻带的截止频率:ws1=700Hz、ws2=800Hz;通带内的最大衰减为rp

通信原理第四章(数字基带传输系统)习题及其答案

第四章(数字基带传输系统)习题及其答案 【题4-1】设二进制符号序列为110010001110,试以矩形脉冲为例,分别画出相应的单极性码型,双极性码波形,单极性归零码波形,双极性归零码波形,二进制差分码波形。 【答案4-1】 【题4-2】设随机二机制序列中的0和1分别由()g t 和()g t -组成,其出现概率分别为p 和(1)p -: 1)求其功率谱密度及功率; 2)若()g t 为图(a )所示的波形,s T 为码元宽度,问该序列存在离散分量 1 s f T =否? 3)若()g t 改为图(b )所示的波形,问该序列存在离散分量 1 s f T =否?

【答案4-2】 1)随机二进制序列的双边功率谱密度为 2 2 1212()(1)()()[()(1)()]() s s s s s s m P f P P G f G f f PG mf P G mf f mf ωδ∞ -∞=--++--∑ 由于 12()()()g t g t g t =-= 可得: 2 2 22 ()4(1)()(12) ()() s s s s s m P f P P G f f P G mf f mf ωδ∞ =-∞ =-+--∑ 式中:()G f 是()g t 的频谱函数。在功率谱密度()s P ω中,第一部分是其连续谱成分,第二部分是其离散谱成分。 随机二进制序列的功率为 2 2 2 2 2 2 22 1()2 [4(1)()(12)()()] 4(1)()(12)() () 4(1)()(12)() s s s s s m s s s s m s s s m S P d f P P G f f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf ωω π δδ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞ ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞∞ ∞ ∞ =-∞ = =-+ --=-+ --=-+-? ∑ ?∑ ?? ∑ ?----- 2)当基带脉冲波形()g t 为 1 (){2 0 else s T t g t t ≤= ()g t 的付式变换()G f 为

实验九 数字基带通信系统实验

姓名:班级学号:47 实验九数字基带通信系统实验 一、实验目的 1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程 2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响 3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用 二、实验内容 1.用数字信源、数字终端、位同步及帧同步连成一个理想信道时分复用数字基带通 信系统,使系统正常工作。 2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。 3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块(EL-TS-M6)和数字终端、位同步及帧同步模块(EL-TS-M7)。 1. 数字终端模块工作原理: 原理框图如图7-1所示。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号,把两路数据信号从时分复用信号中分离出来,输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管,左边8个发光二极管显示第一路数据,右边8个发光二极管显示第二路数据,二极管亮状态表示“1”,熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。 在数字终端模块中,有以下测试点及输入输出点: ? FS-IN 帧同步信号输入点 ? S-IN 时分复用基带信号输入点 ? BS-IN 位同步信号输入点 ? SD 抽样判决后的时分复用信号测试点 ? BD 延迟后的位同步信号测试点 ? FD 整形后的帧同步信号测试点 ? D1 分接后的第一路数字信号测试点 ? B1 第一路位同步信号测试点 ? F1 第一路帧同步信号测试点

通信原理------数字基带传输实验报告

基带传输系统实验报告 一、实验目的 1、提高独立学习的能力; 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力; 3、学习matlab的使用; 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法; 5、熟悉基带传输系统的基本结构; 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析; 7、通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 在数字通信中,有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号,这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下: 基带传输系统模型如下:

各方框的功能如下: (1)信道信号形成器(发送滤波器):产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码,相应的基本波形通常是矩形脉 冲,其频谱很宽,不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带,把传输 码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 (2)信道:是基带信号传输的媒介,通常为有限信道,如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件,因此会引起传输波形的失真。另 外信道还会引入噪声n(t),一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 (3)接收滤波器:接受信号,尽可能滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。 (4)抽样判决器:在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定时脉冲控制)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。 (5)定时脉冲和同步提取:用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31,时域抽样频率Fo为 4 /Ts,滚降系数分别取为、、1,

基于.SIMULINK的基带传输系统的仿真设计

1任务书 试建立一个基带传输模型,采用曼彻斯特码作为基带信号,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。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。另外,对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2基带系统的理论分析 2.1基带系统传输模型和工作原理 1)信道的传输特性为C(w),接收滤波器的传输特性为设系统总的传输特性为GR(w),则基带传输系统的总的传输特性为:H(w)=GT(w)C(w)GR(w),n(t)是信道中的噪声。 2)基带系统的工作原理:信源是不经过调制解调的数字基带信号,信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型,经过含有加性噪声的有线信道后,在接收端通过接收滤波器的滤波去噪,由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号,从而完成基带信号的传输。 2.2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰 码间串扰和信道噪声是影响基带传输系统性能的两个主要因素: 1)码间干扰及解决方案 码间干扰:由于基带信号受信道传输时延的影响,信号波形将被延迟从而扩展到下一码元,形成码间干扰,造成系统误码。 解决方案: ①要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则: 若不能满足奈奎斯特第一准则,在接收端加入时域均衡,减小码间干扰。

②基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。如图2所示。这样对应的h(t)拖尾收敛速度快,能够减小抽样时刻对其他信号的影响即减小码间干扰。 2)噪声干扰及解决方案 噪声干扰:基带信号没有经过调制就直接在含有加性噪声的信道中传输,加性噪声会叠加在信号上导致信号波形发生畸变。 解决方案: ①在接收端进行抽样判决;②匹配滤波,使得系统输出性噪比最大。

通信原理课程设计 基于MATLAB的数字基带传输系统的研究和分析讲解

塔里木大学信息工程学院通信原理课程设计 2016届课程设计 《基于MATLAB的数字基带传输系统的研究与分 析》 课程设计说明书 学生姓名 学号 所属学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信16-1 指导教师蒋霎

塔里木大学教务处制 摘要 本论文主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字基带传输系统。本文首先介绍了本课题的理论依据,包括数字通信,数字基带传输系统的组成及数字基带信号的传输过程。接着介绍了数字基带传输系统的特性包括数字PAM信号功率普密度及常用线路码型,并通过比较最终选择双极性不归零码。然后介绍了MATLAB仿真软件。之后介绍了数字基带信号的最佳接收的条件以及如何通过示波器观察基带信号的波形。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程,对系统进行了分析。 关键字:数字基带传输系统MATLAB 计算机仿真;

目录 1.前言 0 2.正文 0 2.1数字基带传输系统 0 2.2 数字基带信号 (1) 2.2.1基本的基带信号波形 (1) 2.2.2基带传输的常用码型 (2) 2.3实验原理 (5) 2.3.1数字通信系统模型 (5) 2.3.2数字基带传输系统模型 (5) 3.1MATLAB软件简介 (6) 3.1.1软件介绍 (6) 3.1.2 Matlab语言的特点 (7) 4.1实验内容 (7) 4.1.1理想低通特性 (8) 4.1.2余弦滚降特性 (8) 4.1.3 Matlab设计流程图 (9) 4.1.4余弦滚降系基于matlab的程序及仿真结果 (9) 致谢 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)

通信系统建模与仿真基于Simulink的基带传输系统的仿真设计

通信系统建模与仿真课程设计 题目基于Simulink的基带传输系统的仿真 2013年6月14日 1任务书 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。发送数据率为1000bps。 (1)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。 (2)要求观察接收信号眼图,说明眼图意义与影响因素,改变影响眼图的参数,观察是否有变化。 (3)设计定时提取系统,说明定时提取的原理,观察定时提取脉冲的波形,说明其正确性。 2基带系统的理论分析(1.基带系统传输模型和工作原理;2.基带系统设计中的码间干扰和噪声干扰以及解决方案,3.定时提取原理) 1.基带系统传输模型和工作原理 数字基带传输系统的基本组成框图如图 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。 定时信号 图 1 :数字基带传输系统方框图 发送滤波器进一步将输入的矩形脉冲序列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。 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的波形具有较大差异。 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。 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

数字基带系统实验一总结报告

实验一基带传输系统实验 目录: 一、实验目的 (2) 二、实验原理 (2) 三、实验内容 (3) (一)因果数字升余弦滚降滤波器设计 (3) 1) 窗函数法设计非匹配形式的基带系统的发送滤波器 (3) 2) 频率抽样法设计匹配形式的基带系统的发送滤波器 (5) 3) 非匹配形式下窗函数设计法和匹配模式下频率抽样法设计的滤波器第一零点带 宽和第一旁瓣衰减 (7) (二)根据离散域基带系统模型,设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统 (7) (三)非匹配模式和匹配模式的无码间干扰的数字基带传输系统测试 (10) 1) 非匹配滤波器无加性噪声系统 (10) 2) 非匹配滤波器和匹配滤波器加加性噪声系统 (12) 四、实验心得 (15) 指导老师:马丕明 班级:通信一班 姓名:石恬静201100120172 蒋金201100120222

一、实验目的 1、 提高独立学习的能力; 2、 培养发现问题、解决问题和分析问题的能力; 3、 学习matlab 的使用; 4、 掌握基带数字传输系统的仿真方法; 5、 熟悉基带传输系统的基本结构; 6、 掌握带限信道的仿真以及性能分析; 7、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 数字通信系统的模型如下图所示: 在数字通信中,有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号,这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 带限信道的数字基带传输系统的传输模型为: 发送滤波器 传输信道 接收滤波器 输入符号序列 {a }l ,其取值为1或-1;每隔一个比特周期Tb 发送一个脉冲信号得到 发送信号()d t ;在匹配形式下,发送滤器和接收滤波器都是平方根升余弦滚降滤波器,在

基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真-课程设计报告书

通信工程专业《通信仿真综合实践》研究报告 基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计 学生:*** 学生学号:20***** 指导教师:** 所在学院:信息技术学院 专业班级:通信工程 中国 2016 年 5月

信息技术学院 课程设计任务书 信息技术院通信工程专业 20** 级,学号 201***** **** 一、课程设计课题: 基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计 二、课程设计工作日自 2016 年 5 月 12 日至 2016 年 5 月 24 日 三、课程设计进行地点:图书馆 四、程设计任务要求: 1.课题来源: 指导教师指定题目 2.目的意义:. 1)综合应用《掌握和精通MATLAB》、《通信原理》等多门课程知识,使学生建立通信系统的整体概念 2)培养学生系统设计与系统开发的思想 3)培养学生独立动手完成课程设计项目的能力 3.基本要求: 1) 数字基带信号直接送往信道: 2)传输信道中的噪声可以看作加性高斯白噪声 3)可用滤波法提取定是信号 4)对传输系统要有清楚的理论分析 5)把整个系统中的各个子系统自行构造,并对其性能进行测试 6)最终给出信号的仿真结果(信号输出图形) 课程设计评审表

基于MATLAB 的数字基带传输系统的仿真 概述 :本课程设计主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB 软件仿真设计数字基带传输系统。首先介绍了本课题的理论依据及相关的基础知识,包括数字基带信号的概念,数字基带传输系统的组成及各子系统的作用,及数字基带信号的传输过程。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB 的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程,对系统进行了分析。 第一部分 原理介绍 一、数字基带传输系统 1)数字基带传输系统的介绍 未经调制的数字信号所占的频谱是从零频或很低频率开始,称为数字基带信号。在某些具有低通特性的有线信道中,特别是在传输距离不太远的情况下,基带信号可以不经载波调制而直接传输。这种不经载波调制直接传输数字基带信号的系统,称为数字基带传输系统。 数字基带系统的基本结构可以由图1 的模型表示.其中包括发送滤波器、传输信道、接收滤波器、抽样判决等效为传输函数为H (w) 基带形成网络,对于无码间干扰的基带传输系统来说, H (w) 应满足奈奎斯特第一准则, 在实验中一般取H (w) 为升余弦滚降特性.在最佳系统下, 取C(w) = 1,GT (w) 和GR(w) 均为升余弦平方根特性.传输信道中的噪声可看作加性高斯白噪声, 用产生高斯随机信号的噪声源表示. 位定时提取电路,在定时精度要求不高的场合, 可以用滤波法提取定时信号,滤波法提取位定时的原理可用图2表示。 图1 基带传输系统模型 设发送滤波器的传输特性 , 则 ω ωπ d e H t g jwt R ? ∞ ∞ -= )(21 )()(ωT G

通信原理实验一 数字基带传输

通信原理实验一 数字基带传输 一、实验目的 1、提高独立学习的能力; 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力; 3、学习Matlab 的使用; 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法; 5、熟悉基带传输系统的基本结构; 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析; 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 1.匹配滤波器和非匹配滤波器: 升余弦滚降滤波器频域特性:

将频域转化为时域 2. 最佳基带系统 将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统,而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。 要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。由于最佳基带系统的总特性是确定的,故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。 设信道特性理想,则有 (延时为0) 有 可选择滤波器长度使其具有线性相位。 如果基带系统为升余弦特性,则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。 3.基带传输系统(离散域分析) ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期,二进制码元周期 ?发送滤波器―― 或 ?发送滤波器输出――

?信道输出信号或接收滤波器输入信号 (信道特性为1) ?接收滤波器―― 或 ?接收滤波器的输出信号 (画出眼图) ?如果位同步理想,则抽样时刻为 ?抽样点数值为(画出星座图) ?判决为 其中若为最佳基带传输系统,则发送滤波器和接收滤波器都为根升余弦滤波器,当采用非匹配滤波器时,发送滤波器由升余弦滤波器基带特性实现,接收滤波器为直通。 三、实验内容 1.通过匹配滤波和非匹配滤波方式,得到不同的滚降系数下发送滤波器的时域波形和频率特性。 实验程序: (1)非匹配情况下: 升余弦滚降滤波器的模块函数(频域到时域的转换) function [Hf,ht]=f_unmatch(alpha,Ts,N,F0) k=[-(N-1)/2:(N-1)/2]; f=F0/N*k; for i=1:N; if (abs(f(i))<=(1-alpha)/(2*Ts)) Hf(i)=Ts; elseif(abs(f(i))<=(1+alpha)/(2*Ts)) Hf(i)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(i))-(1-alpha)/(2*Ts)))); else Hf(i)=0; end; end; 主函数 alpha=input('alpha=');%输入不同的滚降系数值 N=31;%序列长度 Ts=4; F0=1;%抽样频率

实验二(数字基带传输技术仿真实验)

实验二数字基带传输技术仿真实验 实验要求: 1、学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容; 2、上机实验后撰写实验报告,记录下自己的实验过程,记录实验心得。 3、以电子形式在规定日期提交实验报告。 实验指导 1、单极性不归零码 单极性不归零码是一种最简单最常用的基带信号形式。这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1,即,在一个码元时间内用脉冲的有或者无来对应表示0或者1码。其特点是极性简单,有直流分量,脉冲之间无间隔。 生成单极性不归零码的MATLAB实现程序如下: function y=snrz(x) %本函数实现将输入的一段二进制代码编为相应的单极性不归零码输出 %输入x为二进制码,输出y为编号的码 t0=200; t=0:1/t0:length(x); %给出相应的时间序列 for i=1:length(x) %计算码元的值 if x(i)==1 %如果输入信息为1 for j=1:t0 %该码元对应的点值取1 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 %如果输入信息为0,码元对应的点值取0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; plot(t,y);

%采用title 命令来实现标记出各码元对应的二元信息 title('1 0 1 1 0 0 1 0'); grid on; axis([0,i,-0.1,1.1]); 在命令窗口中输入x的二进制代码和函数名,就可以得到所对应的单极性不归零码输出,如输入以下指令,将出现图1所示结果。 x=[1 0 1 1 0 0 1 0]; snrz(x) 图1 单极性不归零码 2、双极性不归零码 在双极性不归零码中,脉冲的正负对应着二进制代码的1和0,由于它是幅度相等极性相反的双极性波形,故当0、1符号等可能出现时无直流分量。这样,恢复信号的判决电平为0,因而不受信道特性变化的影响,抗干扰能力较强,故双极性码较单极性码更有利于在信道中传输。 双极性不归零码的MATLAB实现程序如下: function y=dnrz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1

实验七:时分复用数字基带通信系统

实验七:时分复用数字基带通信系统 一、实验目的 1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。 2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。 二、实验内容 1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统,使系统正常工作。 2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。 3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。 三、基本原理 本实验要使用数字终端模块。 1. 数字终端模块工作原理: 原理框图如图7-1所示,电原理图如图7-2所示(见附录)。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号,把两路数据信号从时分复用信号中分离出来,输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管,左边8个发光二极管显示第一路数据,右边8个发光二极管显示第二路数据,二极管亮状态表示“1”,熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。 在数字终端模块中,有以下测试点及输入输出点: ? S-IN 时分复用基带信号输入点 ? SD 抽样判后的时分复用信号测试点 ? BD 延迟后的位同步信号测试点 ? FD 整形后的帧同步信号测试点 ? D1 分接后的第一路数字信号测试点 ? B1 第一路位同步信号测试点

? F1 第一路帧同步信号测试点 ? D2 分接后的第二路数字信号测试点 ? B2 第二路位同步信号测试点 ? F2 第二路帧同步信号测试点 延迟1延迟2 整形延迟3FS-IN BS-IN S-IN FD FD -7 FD -15 FD -8 FD -16 BD 显示 串/并变换 串/并变换 F2÷3 并/串变换并/串变换 D 2 B1 F1 D 1 SD-D BD 显示 B2 图7-1 数字终端原理方框图 图7-1中各单元与电路板上元器件对的应关系如下: ? 延迟1 U63:单稳态多谐振荡器4528 ? 延迟2 U62:A :D 触发器4013 ? 整形 U64:A :单稳态多谐振荡器4528;U62:B :D 触发器4013 ? 延迟3 U67、U68、U69:移位寄存器40174 ? ÷3 U72:内藏译码器的二进制寄存器4017 ? 串/并变换 U65、U70:八级移位寄存器4094 ? 并/串变换 U66、U71:八级移位寄存器4014(或4021) ? 显示 三极管9013;发光二极管 延迟1、延迟2、延迟3、整形及÷3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器的输入信号SD 、位同步信号及帧同步信号满足正确的相位关系,如图7-3所示。 移位寄存器40174把FD 延迟7、8、15、16个码元周期,得到FD-7、FD-15、FD-8(即F1)和FD-16(即F2)等4个帧同步信号。在FD-7及B D 的作用下,

基于SIMULINK的通信系统仿真毕业设计

题目基于SIMULINK的通信系统仿真 摘要 在模拟通信系统中,由模拟信源产生的携带信息的消息经过传感器转换成电信号,模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道,最终解调还原成电信号;在数字传输系统中,数字信号对高频载波进行调制,变为频带信号,通过信道传输,在接收端解调后恢复成数字信号。本文应用了幅度调制以及键控法产生调制与解调信号。 本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用,利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握,完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三种模拟信号和三种数字信号的调制与解调,以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先我进行了两种通信系统的建模以及不同信号系统的原理研究,然后将学习总结出的相应理论与SIMULINK中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数直到仿真波形输出,观察效果,最终对设计结论进行总结。 关键词通信系统调制 SIMULINK I

目录 1. 前言 (1) 1.1选题的意义和目的 (1) 1.2通信系统及其仿真技术 (2) 3. 现代通信系统的介绍 (3) 3.1通信系统的一般模型 (3) 3.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型 (3) 3.2.1 模拟通信系统模型 (3) 3.2.2 数字通信系统模型 (4) 3.3模拟通信和数字通信的区别和优缺点 (5) 4. 通信系统的仿真原理及框图 (8) 4.1模拟通信系统的仿真原理 (8) 4.1.1 DSB信号的调制解调原理 ...................... 错误!未定义书签。 4.2数字通信系统的仿真原理 (9) 4.2.1 ASK信号的调制解调原理 (9) 5. 通信系统仿真结果及分析 (11) 5.1模拟通信系统结果分析 (11) 5.1.1 DSB模拟通信系统 (11) 5.2仿真结果框图 (11) 5.2.1 DSB模拟系统仿真结果 ........................ 错误!未定义书签。 5.3数字通信系统结果分析 (12) 5.3.1 ASK数字通信系统 (13) 5.4仿真结果框图 (13) 5.4.1 ASK数字系统仿真结果 (13) III

数字基带传输实验预习报告

数字基带传输实验预习报告 一、实验目的: 1、提高独立学习的能力; 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力; 3、学习Matlab 的使用; 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法; 5、熟悉基带传输系统的基本结构; 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析; 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理: 1、带限信道的基带传输系统: 发送滤波器 传输信道 接受滤波器 {a n } x(t) y(t) r(t) {a n } 定时信号 2、升余弦滚降滤波器 其频率响应为: () T G ω () C ω 噪声源 R G ω() 抽样判决 位定时提 取

C T , 1|f|2c T α -≤ ()d H f = 1-[1cos (||)]22c T T f T παα+-,c 11||22c f T T αα -+≤ 0, 1+|f| 2C T α 在实验中,时间抽样间隔和抽样频率都归一化为1,得到升余弦滤波器的频率响应常数c T =4。 无码间干扰传输的最小符号间隔为c T 秒,或无码间干扰传输的最大符号速率为1/c T 。相应 的时域单位冲激响应信号h ()d t ,满足()d c h nT = 1,n=0 。在理想信道中, 0,n ≠0 h ()d t 信号波形在抽样时刻上无码间干扰。 3、最佳基带传输系统: 将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统,而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能,并且,接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。 实验时,具体采用两种方式,一是采用匹配滤波器,发送滤波器和接受滤波器对称的系统,发送滤波器和接受滤波器都是升余弦平方根特性;二是不采用匹配滤波器方式,升余弦滚降基带特性完全由发送滤波器实现,接受滤波器为直通。 4、用模拟升余弦滚降滤波器设计数字升余弦滚降滤波器 这种方式主要采用窗函数法和频率抽样法。 (1)窗函数法是从模拟升余弦滚降滤波器的单位冲激响应h ()d t ,先进行时间抽样,然后进行截短、加窗,最后向右移位,得到实际的因果的数字升余弦滚降滤波器的单位冲击响应。 (2)频率抽样法是从模拟升余弦滚降滤波器的频率响应 d () H f ,频率抽样后,进行离散时间 傅里叶反变换后,最后向右移位,得到实际的因果的数字升余弦滚降滤波器的单位冲激响应。

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