数字基带传输系统的设计
题目：数字基带传输系统的设计
专业班级： 10级通信（2）班
姓名：邹策
学号： JC104128
指导教师：蒋芳
安徽大学江淮学院
二零一四年二月十一日
1.引言
1.1问题的提出和研究意义
1.2基带传输的理论
1.3数字基带传输的现状
2. 数字基带传输系统的简介
2.1数字基带信号
2.2数字基带传输
2.3数字基带传输系统
2.4数字基带传输系统的码型
3. MATLAB在基带传输系统中的应用
3.1 MATLAB简介
3.2 MATLAB在通信系统中的仿真
4. 数字基带传输系统的深入研究
4.1数字基带信号的传输和码间串扰
4.2无码间串扰的基带传输系统的
4.3部分影响和时域均衡
4.4扰码和解扰
4.5无码间串扰的基带传输系统的抗造性能
4.6眼图
5. 数字基带传输系统的设计和仿真
5.1信源的设计
5.2 发送滤波器和接收滤波器的设计
5.3 信道的设计
5.4 抽样判决器的设计
5.5 码间干扰及解决方案
5.6 基于MATLAB的基带传输系统的总模型的设计和仿真
1 引言
1.1问题的提出
20世纪60年代出现了数字传输技术，它是用数字信号来传递信息的，从此通信进入了数字的化时代。目前，通信网已实现数字化，在我国公众通信网中传输的信号主要是数字信号。数字通信技术的应用越来越广泛，例如数字移动通信、数字卫星通信、数字电视广播、数字光纤通信、数字微波通信、数字视频通信、多媒体通信等等。数字通信系统主要的两种通信模式，数字频带传输通信系统，数字基带传输通信系统。
1.2 研究的意义
实际中，基带传输的应用不像频带传输那么广泛，但对基带传输的研究也很重要。因为：一，数字基带系统的许多问题也是频带传输系统要注意的问题；二，利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛使用这种传输方式：三，任何一种采用线性调制的频带传输系统科等效为基带传输系统来研究。
1.3 国内外研究现状
目前，数字通信在卫星通信、光纤通信、移动通信等方面发展很快。由于基带传输系统在数字传输系统中有不可替代的作用，其应用范围也随着技术的发展渗入网络通信、卫星通信、手机通信、数字电视、数字电话等生活、科技的各方面，日益成为数字通信传输系统中的关键技术。
2．数字基带传输系统的简介
2.1数字基带信号
数字基带信号，是信源发出的、未经调制或频谱变换、直接在有效频带与信号频谱相对应的信道上传输的数字信号，是消息代码的电波形，是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号的类型很多，常见的有矩形脉冲，三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。
2.2数字基带传输
具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输。
2.3数字基带传输系统
系统的模型：
数字基带信基带调频带信频带解基带接受取样数字
＝＝＝＝＞号形成＝＝＝＝＞制＝＝＝＝＞＝＝＝＝＞调＝＝＝＝＞滤波＝＝＞＝＝＝＝＞
序列器信号器信号道信号器信号器判决序列
↑
噪声
＜＝＝＝＝＝＝＝＝频带传输系统＝＝＝＝＝＝＝＞
＜＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝基带传输系统＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＞
2.4数字基带传输系统的码型：
数字基带信号时数字信息的电脉冲表示的，电脉冲的形式叫做码型。把数字信息的电脉冲表示的过程叫做码型编码，在有线信道传输
的数字基带信号有叫线路传输码型。有码型还原为数字信息叫码型翻译。
合理的选择码型要注意一下几点：
1.线路传输码型的频谱中不含有直流分量。
2.要有较强的抗噪声能力。
3.码型中包含定时信息和一定的纠错能力。
4.设备哟尽可能的简单。
5.减少基带信号频谱中的高频分量节省频带，减小串扰。常用码型：
一.二元码
1.单极性非归零码：极性单一，高低电平分别用二进制码1和0表示，整个码元期间电平保持不变，记作NRZ码。
2.双极性非归零码：正负电平分别用1和0表示，整个码元期间电平也保持不变，而且没有直流分量，抗干扰能力强。有利于在信道中传输。
3.单极性归零码：可以直接提取定时信息，时其他波形提取定时信息时采用的过度波形，记作RZ码。
4.双极性归零码：正负极性分别用1和0表示，同时具有双极性和归零的特点。出来具有双极性不归零码的波形特点外，还有利于同步脉冲的提取。
5.差分码：在差分码中用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。它也称相对码波形。
用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。
二．三元码
1.传号交替反转码：记作AMI码，其编码规则是将二进制消息代码“1”交替的用“+1”和“-1”的半占空归零码表示，而“0”（空号）保持不变。
消息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1
AMI码：+1 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 -1 +1 AMI码对应的基带信号是正负极性交替的脉冲序列，而0电位保持不变的规律。AMI码的特点:
优点：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。
缺点：不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。
2.HDB3 码：对于一串给定的码元序列，按照HDB3码的编码规则可以有不同的形式，第一位码的极性可正可负。当信码的连“0”个数不超过3个时，按照AMI码的规则编；当连“0”个数超过3个时则将第4个“0”改为与前面的“1”同极性的脉冲，记为+V或-V，称之为破坏脉冲。相邻的V码的极性必须交替出现，以确保编好的码中无直流；为了便于识别，V码的极性应与前一个非“0”脉冲极性相同，
否则，将四连“0”的第一个“0”改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或-B；破坏脉冲之后的传号码极也要交替变换。
AMI码和HDB3码的功率谱
3. MATLAB在基带传输系统中的应用
3.1 MATLAB简介
MATLAB的全名Matrix Laboratory，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink 两大部分。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN 等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点, 使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用, 用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
优点：
（1）友好的工作平台和编程环境
（2）简单易用的程序语言
（3）强大的科学计算机数据处理能力
（4）出色的图形处理功能
（5）应用广泛的模块集合工具箱
（6）实用的程序接口和发布平台
（7）应用软件开发（包括用户界面）
常用函数：
MATLAB内部常数：eps：浮点相对精度，pi：圆周率，exp：自然对数的底数e ，i 或 j：基本虚数单位，inf：无限大，例如1/0，NaN：非数值（Not a number），例如0/0，pi：圆周率 p（= 3.1415926...），realmax：系统所能表示的最大数值，realmin：系统所能表示的最小数值，nargin: 函数的输入引数个数。
MATLAB常用基本数学函数：abs(x)：纯量的绝对值或向量的长度，angle(z)：复数z的相角(Phase angle)，sqrt(x)：开平方，real(z)：复数z的实部，imag(z)：复数z的虚部，conj(z)：复数z的共轭复数，round(x)：四舍五入至最近整数，fix(x)：无论正负，舍去小数至最近整数，floor(x)：地板函数，即舍去正小数至最近整数，ceil(x)：天花板函数，即加入正小数至最近整数，rat(x)：将实数x化为分数表示，rats(x)：将实数x化为多项分数展开，sign(x)：符号函数 (Signum function)。{当x<0时，sign(x)=-1；当x=0时，sign(x)=0;当x>0时，sign(x)=1。}，rem(x,y)：求x除以y的余数，gcd(x,y)：整数x和y的最大公因数，lcm(x,y)：整数x和y的最小公倍数，exp(x) ：自然指数，pow2(x)：2的指数，log(x)：以e 为底的对数，即自然对数或，log2(x)：以2为底的对数，log10(x)：以10为底的对数。
MATLAB常用三角函数：sin(x)：正弦函数，cos(x)：余弦函数，tan(x)：正切函数，asin(x)：反正弦函数，acos(x)：反余弦函数，atan(x)：反正切函数，atan2(x,y)：四象限的反正切函数，sinh(x)：超越正弦函数，cosh(x)：超越余弦函数，tanh(x)：超越正切函数，asinh(x)：反超越正弦函数，acosh(x)：反超越余弦函数，atanh(x)：反超越正切函数
适用于向量的常用函数：min(x): 向量x的元素的最小值，max(x): 向量x的元素的最大值，mean(x): 向量x的元素的平均值，median(x): 向量x的元素的中位数，std(x): 向量x的元素的标
准差，diff(x): 向量x的相邻元素的差，sort(x): 对向量x的元素进行排序（Sorting），length(x): 向量x的元素个数，norm(x): 向量x的欧氏（Euclidean）长度，sum(x): 向量x的元素总和，prod(x): 向量x的元素总乘积，cumsum(x): 向量x的累计元素总和，dot(x, y): 向量x和y的内积，cross(x, y): 向量x和y的外积
MATLAB基本绘图函数：plot: x轴和y轴均为线性刻度（Linear scale），loglog: x轴和y轴均为对数刻度（Logarithmic scale），semilogx: x轴为对数刻度，y轴为线性刻度，matlab插值和样条plot 绘图函数的参数。
3.2 MATLAB在通信系统中的仿真
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
1.通信系统误码率的仿真：通信系误码率的大小事衡量通信系统性
能好坏的标准，MATLAB提供有效的分析误码率工具——误码率仿真界面，用来计算和比较不同的调制方式，不同的差错控制编码方式，和不同的信道噪声情况下的通信系统的误码率。
2.眼图：在研究数字传输码间串扰和信道噪声的时候是一个非常方
便的工具。用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整
示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这是就可以看到眼图，从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。
3.散射图：散射图记录给定判决点处的信号值。在MATLAB中函数命
令是scatterplot(x,N),根据指定的参数N绘制信号x的散射图。
X可以是实向量也可以是复数向量或者只有两列的矩阵，第一列是信号的实部，第二列是信号的虚部。绘制x中的第N点事从第一个值开始，默认值N=1.
4.数字基带传输系统的深入研究
4.1数字基带信号传输的码间串扰
由频谱分析的基本原理可知，任何信号的频域受限和时域受限不可能同时成立。信道的带宽受限意味着经传输后的信号的带宽受限，导致前后码元的波形产生畸变和展宽。这样前码元的波形会出现很长的拖尾，蔓延到当前的码元的抽样时刻，对当前
马远东判断造成干扰，这就是码间串扰。码间串
扰严重时回造成错误判决。
图(a)示出了}
{
n
a序列中的单个“1”码，经过发送滤波器后，变成正的升余弦波形见图(b)，此波形经信道传输产生了延迟和失真如图(c)所示，我们看到这个“1”码的拖尾延伸到了下一
t
Ts
2
Ts
1
t
t
Ts
2
Ts2
3Ts
0t
Ts
)(t s
)(t
s
)(1t
g
(a)
(b)
(c)
码元时隙内，并且抽样判决时刻也应向后推移至波形出现最高峰处
（设为
t）。
1
4.2无码间串扰的基带传输系统
一．无码间串扰的条件：
（1）基带信号经过传输后在抽样点上无码间串扰，也即瞬时抽样值应满足
令，并考虑也为整数，可用表示，则上式可写成
从理论上讲，以上两条可以通过合理地选择信号的波形和信道特性达到。下面从研究理想基带传输系统出发，得到奈奎斯特第一定理和无码间串扰传输的频域特性满足的条件，最后讨论升余弦滚降传输特性。
二．理想基带传输系统
理想基带传输系统的传输特性具有理想低通特性，其传输函数为
如图（a）所示，其带宽为，对其进行傅里叶反变换得
是冲激响应，如图（b）所示。
从图中可以看到，在时有最大值，而在的
其他瞬间均为0。因此，如果令码元宽度为，就可以满足式上式的要求，在接收端当时刻（忽略造成的传输时延）抽样值中无串扰值积累，从而消除码间串扰。
由上可见，如果信号经传输后整个波形发生变化，但只要其特定点的抽样值保持不变，那么用抽样的方法，仍然可以准确无误地恢复原始
信号，这就是奈奎斯特第一准则（又称为第一无失真条件）的本质。如图所示的理想基带传输系统中，码元间隔称为奈奎斯特间隔，码元传输速率称为奈奎斯特速率。
下面讨论频带利用率的问题。所谓频带利用率，是指码元速率和带宽B的比值，即单位频带所能传输的码元速率，其表示式为
显然理想低通传输函数的频带利用率为。这是最大的频带利用率，因为如果系统用高于的码元速率传送码元时，将产生码间串扰。若降低码元速率，即增加码元宽度，使等于的、3、4大于1的整数倍，由图可见，在抽样点上也不会出现码间串扰。但是，这意味着频带利用率要降低。
三．无码间串扰系统等效传输特性
从前面讨论的结果可知，理想低通传输系统具有最大的码元速率和频带利用率，但实际上这种理想基带传输系统并未得到应用。这首先是因为这种理想低通的传输特性在物理上是无法实现的；其次，即使能设法实现接近于理想特性的传输函数，但由于这种理想系统的冲激响
应的尾巴很大，即衰减型振荡起伏很大，如果抽样定时发生某些偏差，或外界条件对传输特性稍加影响，信号频率发生漂移等都会导致码间串扰明显的增加。因此我们要寻求其他形式的无码间串扰传输特性。
根据公式，在假设信道和接收滤波器所造成的延迟时，无码间
串扰的基带系统冲激响应应满足下式：
下面我们来推导符合以上条件的。因为
所以在时，有
把上式的积分区间用分段积分代替，每段长为，如下图所示，则上式可写成
令，则有，。且当时，，于是
的分割
当上式之和为一致收敛时，求和与积分的次序可以互换，于是有
这里，我们已把变量重新记为。
由傅里叶级数可知，若是周期为的频率函数，则可得
对照公式，我们发现，就是的指数型傅里叶级数的系数，即有
在无码间串扰时域条件的要求下，我们得到无码间干扰时的基带传输
特性应满足
即
或
上式称为无码间串扰的等效特性，又称为奈奎斯特第一准则。其含义
是：将分割为宽度，各段在（，）区间内能
叠加成一个矩形频率特性，那么它以速率传输基带信号时，无码间串扰。如果不考虑系统的频带，从消除码间串扰来看，基带传输特性的形式并不是唯一的，升余弦滚降传输特性就是使用较多的一类。
4.3部分影响和时域均衡
1.部分响应：
目的：保证2B/Hz的频带利用率而且波形拖尾小
方法：适当的引入可控的串扰
定义：一种传输系统，它允许存在一定的受到控制的码间串扰，而且在接收端可以消除。它能使频带利用率提高到理论上的的最大值，有课形成“尾巴”衰减大，收敛快的传输波形，从而降低对定时取样精度的要求，这类系统叫做部分响应系统。
第Ⅰ类部分响应：对于抽样函数，如果只是把时间上相邻1个码元间隔的两个)(t Sa 波形相加，合成的波形)(t g 就称为第Ⅰ类部分响应波形，如左所示。前后两个码元的拖尾被相互抵消.其频谱如右所示是余弦型、具有缓变的滚降过渡特性。
接收端抽样判决定时间隔仍取T s ，因而所得样值中含有前一码元
对本码元抽样值的干扰，由于前一码元的符号是已知的，减去它就相
当于消除了人为引入的码间串扰。
2.时域均衡：
为了改善系统的传输性能，减少码间串扰，可采用均衡办法。在基带系统中插入一种可调的滤波器，用来校正或补偿系统特性，减少码间干扰。这种补偿作用的滤波器称为均衡器。
均衡分时域均衡、频域均衡。在数字传输系统中，特别在高速数值传输中，时域均衡得到广泛应用。时域均衡的原理是将均衡器入端
23s T 2s T 23s T -t 02s T -)
(t g ω
s T π0)
(ωG s T π-
（即接收滤波器出端）采样时刻上有码间干扰的响应变换成无扰的响应波形。
时域均衡基本思想见下图：由于拖尾和畸变，在各采样点上会对其它码元造成串扰。如果均衡器能产生虚线所示补偿波形，大小相等，极性相反。校正后的波形无拖尾了。
时域均衡基本思想见下图：由于拖尾和畸变，在各采样点上会对其它码元造成串扰。如果均衡器能产生虚线所示补偿波形，大小相等，极性相反。校正后的波形无拖尾了。
时域均
衡的传输模型：
不满足无码间串扰条件时，其输出信号将存在码间串扰。
为此，在之后插入一个称之为横向滤波器的可调滤波器，
形成新的总传输函数，表示为
显然，只要满足
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,
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)
数字基带传输系统作业题 填空题 1数字基带系统产生误码的原因是抽样时刻的和的影响。 2．数字基带系统中常采用均衡器和系统来改善系统的性能。 3．为了衡量基带传输系统码间干扰的程度，最直观的方法是______________。 4.双极性数字基带信号，等概时码速率fs的离散分量，不等概 时fs的离散分量。 5.有限长横向滤波器的作用是码间串扰。 6.码间串扰是在对某码元识别时，其它码元在该的值。 判断题： 1.利用显示均衡波形的眼图可以改善传输性能。 2.对于频带限制在（0，4fm）Hz的时间连续信号m(t)，要想无失真的从抽样信号中恢复出m(t)，抽样频率至少要为4fmHz。 简答题 1．第一类部分响应系统输入数字码an为11001，试写出预编码后的所有可能bn码以及相关编码后的分别是什么？ 2.无码间干扰时，基带传输系统的误码率取决于哪些参数？怎样才能降低系统的误码率？3．（15分）已知信息代码为100000110000011; （1）试确定相应的AMI码及HDB3码; （2）并分别画出他们的单极性不归零波形图； （3）设数字基带传输系统的频带宽度为9KHZ，若采用α=0.5的滚降系统特性，请确定无码间串扰的最高传码率及频带利用率。 4. ( 12分)若传送的数据为11000001100110000101，则相应的HDB3码为何？ 如果数据等概且独立地取1或0，相应的HDB3码通过某数字基带系统传 送，其系统响应h(t)= cos((t/4Ts) 0( t (3Ts Ts为码宽， 0 其它t 简要说明该系统是否存在码间串扰？ 5.二进制数字基带信号1011000101，通过第I类部分响应系统进行传输。 1.试画出第I类部分响应系统原理方框图; 2.由上述基带码通过第I类部分响应系统的变换过程验证信号传输的正确性。 6. 数字基带传输系统的传输特性H（ω）如下图， 当传输速率分别为fb=2w、fb=3w时，画图分析在抽样点上是否有码间串扰？ 1.码间串扰；加性噪声； 2.时域；部分响应； 3.眼图； 4..不存在.存在 5..减小 6.抽样时刻 （╳）（╳） 1．an： 1 0 1 0 1 预编码后bn码：0 1 1 0 0 1 相关编码后码： 1 2 1 0 1 2.无码间干扰时基带传输系统的误码率依赖于信号峰值A与噪声均方根值之比，而与采用什么样的信号形式无关，但这里的信号形式必须是能够消除码间干扰的。 若比值越大，则误码率就越小。
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
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
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，
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
一、课程题目 数字基带传输系统：欲传送的01比特流+码型变换（HDB3码）+基带成型网络（采用升余弦滚降系统）+信道+码型反变换+01比特流。 二、设计要求 1.完成一个题目。 2.对通信系统有整体的较深入的理解。 3.提出仿真方案。 4.完成仿真软件的编制。 5.仿真软件的演示。 6.提交详细的设计报告。 三、设计目的 1.综合应用《Matlab编程与系统仿真》、《信号与系统》、《现代通信原理》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.培养学生利用软件进行通信仿真的能力。 4.培养学生独立动手完成课题设计项目的能力。 5.培养学生查找相关资料的能力。 四、实验条件 计算机、Matlab软件、相关资料。 五﹑系统设计方案 数字基带传输系统： （1）概念：未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或者很低频率开始，称为数字基带信号,不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。 （2）数字基带传输的研究的意义： 第一：在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用这种传输方式。 第二：数字基带传输方式迅速发展，用于低速或高速数据传输。 第三：基带传输系统的许多问题也是带通传输系统必须考虑的问题。 第四：任一个线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统。 （3）对传输码型的要求： ①不含直流分量且低频分量尽量少。 ②应含有丰富的定时信息，以便于从接受码流中提取定时信号。 ③功率谱的主瓣宽度窄，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具有内在的检错能力，即码型应具有一定的规律性，以便宏观监测。 ⑥编译码简单，已降低通信延时和成本。 （4）基带传输常用码型： AMI码（传号交替反转码）、HDB3码（三阶高密度双极性码）、双相码、差分双相码、密勒码、CMI码（传号反转码）、块编码等。 （5）其中本次设计采用的HDB3码。 a.HDB3码编码规则： ①1——交替变换为+1，-1
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，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 由于 可得： 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）当基带脉冲波形()g t 为 ()g t 的付式变换()G f 为 因此 式中： 1 s s f T = 。 所以，该二进制序列不存在离散分量。 3）当基带脉冲波形()g t 为
()g t 的付式变换()G f 为 因此 式中： 1s s f T = 。 所以，该二进制序列存在离散分量。 【题4－3】设二进制数字基带信号的基本脉冲序列为三角形脉冲，如下图所示。图中s T 为码元宽度，数字信息1和0分别用()g t 的有无表示，且1和0出现的概率相等： 1）求数字基带信号的功率谱密度； 2）能否重该数字基带信号中提取同步所需的频率1 s s f T =的分量若能，计 算该分量的功率。 【答案4－3】 1）由图得 ()g t 的频谱函数()G ω为 由题设可知 所以 代入二进制数字基带信号的双边功率谱密度函数表达式，可得 2）二进制数字基带信号的离散谱分量()v P ω为 当1m =±时，s f f =±，代入上式可得 因为该二进制数字基带信号中存在1s s f T =的离散分量，所以能从该数字基带信号中提取码元同步所需的频率1s s f T =的分量。 该频率分量的功率为 【题4－5】已知信息代码为，求相应的AMI 码、HDB3码、PST 码及双相码。 【答案4－5】 AMI 码： +10000 0000 –1＋1 HDB3码； +1000+V-B00-V0+1-1
通信原理实验报告 实验名称：数字信号的基带传输 班级：08211317 学号：08211660 姓名：张媛（27）
一．实验目的 （1）理解无码间干扰数字基带信号的传输； （2）掌握升余弦滚降滤波器的特性； （3）通过时域、频域波形分析系统性能。 二、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 （1 ）数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 1.信道信号形成器 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。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 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。 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。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变， 即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号， 因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足： 令k′=j -k ， 并考虑到k′也为整数，可用k 表示： ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=?? ?=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k
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
实验报告 课程名称通信原理 实验名称实验一：数字基带传输技术 班级 学号 姓名 指导教师 实验完成时间： 2014年 10 月 28 日
一、熟悉实验平台
二、数字基带传输系统实验 1. 实验目的 1.了解几种常用的数字基带信号。 2.掌握常用的数字基带出书码型的编码规则。 3.掌握CPLD实现码型变换的方法。 2.实验内容 1.观察NRZ码,RZ码，AMI码，HDB3码，CMI码，BPH码的波形。 2.观察全0码或全1码时各码型的波形。 3.观察HDB3，AMI码的正负极性波形。 4.观察AMI码，HDB3码，CMI码，BPH码经过码型反变换后的输出波形。 5.自行设计码型变换电路，下载并观察波形。 3.实验仪器 各功能模块（实验箱） 20M双踪示波器一台 频率计（可选）一台 连接线若干 2.实验原理 二进制码元的数字基带传输系统
参考使用模块：信号源模块、码型变换模块、信道模拟模块、终端模块。 该通信系统的框图如图1所示。 图1 二进制码元的数字基带传输系统 该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质（例如能够通过从直流至高频的有线线路等）；接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。 基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。单极性基带波形就是一个典型例子。再例如，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0”符号，则基带信号可能会长时间出现0电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：（ 1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；（2）对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。 （二）编码规则 1、NRZ 码 NRZ 码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电 平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元 期间电平保持不变。例如：
实验三数字基带传输系统 一、设计目的 1．利用MATLAB画出数字基带信号的波形图。 2．利用MATLAB画眼图。 3．利用MATLAB分析无码间干扰基带系统的抗噪性能。 4．掌握无码间干扰系统的频谱特性。 二、设计原理 1．数字基带信号 数字基带信号就是消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号的波形和码型很多，最常用的由矩形脉冲组成的基带信号有：单极性归零及不归零波形，双极性归零及不归零波形，差分波形和多电平波形等。 2．无码间干扰系统 满足无码间干扰时、频域条件的基带系统有3类，分别是理想LPF系统、滚降系统和部分响应系统。前两个系统的理论基础是奈奎斯特第一准则，第三个系统的理论基础是奈奎斯特第二准则。理想LPF系统可达到理论最大频带利用率，但是难以实现，且对位定时精度要求高。滚降系统可实现，且对位定时精度要求降低，但频带利用率降低。部分响应系统兼具了前两个系统的优点，即频带利用率高和低位定时精度，但其可靠性降低。 3．基带信号的眼图 眼图是指利用实验的方法估计和改善基带系统性能时，在示波器上所观察到的像人的眼睛一样的图形。 ①MATLAB函数 在MATLAB中，eyediagram函数用来绘制眼图，其调用格式如下： eyediagram(x,n,period,offset,plotstring) 其中x是信号；n是每个轨迹包括的采样点数；period是指水平轴的坐标范围，即[-period/2,period/2]；offset是偏置因子，信号的第（offset+1）个采样点之后每n个值为一周期，且该周期为period的整数倍，offset必须是非负整数，其范围是[0,n-1]；plotstring 是绘制眼图时采用的符号、线形和颜色，其格式与plot函数相同，如不设置，采用系统缺省值。 ②Simulink模块 在Simulink模块库中，显示眼图的模块为“Discrete-Time Eye Diagram Scope”，图形及参数设置界面如图3.3所示。
实验三数字基带传输系统实验 一.实验目的： 1?了解数字基带传输系统的组成和实时工作过程； 2.加深理解时域均衡系统的工作原理，基本特点及均衡器的主要作用； 3.学会按给定的均衡准则调整，观测均衡器的方法。 二.实验内容： 1.在数字基带信号为单脉冲波形一“测试信号”时，按“迫零调整准则”，手动调 整均衡器的各抽头系数，获得最佳均衡效果； 2.在数字基带信号为伪随机序列一“信码”时，按“眼图最大准则”，手动调整均衡 器的各抽头系数，获得最佳均衡效果； 3.改变信道特性后，重复1，2两内容。 三.实验仪器： 1.COS5020型双踪示波器一台； 2.双路稳压电源一部； 3.数字基带传输实验系统一套。 四.实验组成框图和电路原理图： 图1 数字基带传输系统的组成框图 数字基带传输系统的组成框图如图1所示，它是一个较完整的数字基带传输系 统。信号源产生19.2 KHz的基带信号时钟，经过乘4之后，提供均衡器所需的两个互补驱动时钟76.8 KHz。显然本实验系统的基带速率为19.2 Kbit/s。测试信号和信码发生器按19.2KHZ的时钟节拍，分别产生测试单脉冲波形及63位M序列，两种码分别作为均衡
的对象，通过开关K予以选择。可变信道滤波器是在实验室条件下用来模拟传输信道特性的，改变电位器即可改变滤波器的传输函数特性，进而模拟信道特性的变化。 均衡器是借助横向滤波器实现时域均衡的，它由延迟单元，可变系数电路和相加器三部分组成，如图2所示。 图2横向滤波器 图2中，横向排列的延迟单元是由电荷转移器件完成的。本实验所采用的是国产斗链器件BBD ( Bucret Brrgades Device)，它有32个延迟抽头输出端，因 为我们抽样频率为76.8KHZ是基带信号19.2 Kbit/s的4倍，故取6，10，14, 18, 22，26, 30等七个抽头输出端。理论上讲，抽头数目越多就越能消除码间串扰的影响，但势必会增加调整的难度。且若变系数电路的准确度得不到保证，增加抽头数所获得的效益也不会显示出来。 实现Ci调整的电路，称为变系数电路。它是由运放TL064所组成的放大器, 改变其反馈电阻，即可使其增益变化，为随时修改系统的时间响应提供了条件。这里七级变系数电路的形式和参数完全相同。 实现加权系数相加的电路，称为相加器，它也是用TL064进行有源相加的。具体实现时，把七级变系数电路的输出分两段相加，然后再将两段的结果相加在一 起。 相加器输出端所接的接收滤波器，目的是让19.2 Kbit/s的数字基带信号通过并加以放大，同时滤除了76.8KHZ的驱动时钟频率分量。 取样判决器将接收滤波器的输出经抽样判决，恢复出数字基带信号，便于同学们把输入信码和再生输出信码进行比较，确定误码情况。
基于System view 的基带传输系统学生姓名：林芳指导老师：蔡春娥 摘要：本课程设计主要是为了进一步理解数字基带传输系统的构成及其工作原理，并能通过System View软件来实现对数字基带传输系统的仿真，且通过对各个元件的参数进行不同的设置，来观察系统中各个模块的输出波形。在课程设计中，我们将用到System View仿真平台，并构建基带传输模块，观察各个模块的输出波形 关键词：System View仿真平台；数字基带传输系统；参数设置；眼图；误码率 一．引言 1.1课程设计目的 通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关数字基带传输系统的的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础 1.2课程设计内容 利用System View仿真平台，设计一个数字基带传输系统。信道中加入高斯白噪声（均值为0，均方差可调），分析理解系统各个模块的功能，并通过观察眼图，判断系统信道中的噪声情况 1.3System View仿真平台简介 System view是用于系统仿真分析的软件工具，它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境，能进行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和Z变化分析 基于属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。System view 的库资源十分丰富，主要包括：含若干图符库德主库、通信库、信号处理库、逻辑库、射频/模拟库和用户代码库。
实验三数字信号基带传输系统实现及眼图的观察 一、实验目的 1、熟悉使用System View软件，了解各功能模块的操作和使用方法。 2、通过实验进一步掌握、了解数字基带传输系统的构成及其工作原理。 3、观察数字基带传输系统接受端的眼图，掌握眼图的主要性能指标。 二、实验内容 用System View建立一个数字基带传输系统仿真电路，信道中加入高斯白噪声（均值为0，均方差可调），分析理解系统各个模块的功能，并通过观察眼图，判断系统信道中的噪声情况。 三、实验要求 1、观察系统中各个模块的输出波形，并分析说明系统构成原理。 2、观察低通滤波器的输出波形的眼图，调节信道中噪声的大小，观察眼图变化。 3、比较抽样判决后的输出码元与原始码元有何不同，说明原因。 4、调节噪声大小，分析系统中是否产生误码，说明原因。 四、电路构成 模块说明： Sink0：产生原始码元波形 Sink1：发送端基带信号形成器波形 Sink19：加入高斯白噪声后的波形 Sink20：经过低通滤波器后的输出波形 Sink21：经过抽样判决后的输出码元 参数设置： Token4：Source――Noise/PN――Pn Seg（幅度1V，频率100HZ，电平数2，偏移0V，产生双极性不归零码，随机产生） Token18：在专业库中选择Comm——Processors——P shape（Select pulse Shape ＝Rectangular，Time offset＝0，Width＝0.01s，产生矩形脉冲基带信号）
Token9：Source――Noise/PN――Gauss Noise（均值为0，均方差为0.01的高斯白噪声） Token11：Operator――Filters/systems――Liner Sys Filters（Analog，Butterworth，No. of Poles=3，Low Cutoff＝100HZ，产生一个低通的Butterworth滤波器，用于对信道输出信号进行滤波） Token12：Operator――Sample/Hold――Sample（Sample rate=100HZ，用于对滤波后的波形进行抽样，抽样速率等于码元速率） Token13：Operator――Sample/Hold――Hold（Hold Value=Last Sample，Gain＝1，对抽样后的值延时一段时间，得到恢复后的数字基带信号） Token14：Operator——Logic——Compare（Select comparison：a>=b True Output=1V，False Output＝-1V，对抽样值进行判决比较，得到输出码元波形）Token15：产生正弦信号，作为比较器的另一个比较输入（振幅＝0V，频率＝0Hz）眼图参数设置：Sink Calculator――style――slice――start＝0.01，Length＝0.03，在窗口中选择需要观察眼图的波形，点击OK，观察其眼图 系统定时设置：Start Time：0 ，Stop Time：0.5，Sample Rate：10000HZ 五、实验结果 1、原始基带信号 图1 原始基带信号 2、加入噪声后的基带信号（高斯白噪声，方差＝0.01） 图2 加入噪声后的基带信号
实验3 数字基带传输系统 一、实验目的 1、掌握数字基带传输系统的误码率计算； 2、熟悉升余弦传输特性的时域响应特征，观察不同信噪比下的眼图。 二、实验内容 1、误码率的计算：画出A/σ和误码率之间的性能曲线； 2、眼图的生成 ①基带信号采用矩形脉冲波形（选做） ②基带信号采用滚降频谱特性的波形（必做） 3、仿真码间干扰对误码率的影响（选做） 三、实验步骤及结果 1、误码率的计算 10个二进制信息数据，采用双极性码，映射为±A。随机产生高斯噪声(要求A/σ为0～12dB)，随机产生6 叠加在发送信号上，直接按判决规则进行判决，然后与原始数据进行比较，统计出错的数据量，与发送数据量相除得到误码率。画出A/σ和误码率之间的性能曲线，并与理论误码率曲线相比较。(保存为图3-1) 注意：信噪比单位为dB，计算噪声功率时需要换算。Snr_A_sigma = 10.^(Snr_A_sigma_dB/20); 1代码： clear all; clc;close all； A = 1;%定义信号幅度 N = 10 ^ 6;%数据点数； a=A*sign(randn(1,N)); Snr_A_sigma_dB = 0:12; Snr_A_sigma = 10 .^ (Snr_A_sigma_dB/20); sigma = A./Snr_A_sigma; ber = zeros(size(sigma)); for n = 1 : length(sigma) rk = a + sigma(n) * randn(1, N); dec_a = sign(rk); ber(n) = length(find(dec_a~=a)) / N;