通信原理概论实验 数字基带传输系统-数字基带信号的码型(一)

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;endber_Theory = 1/2* erfc(sqrt(Snr_A_sigma.^2/2));semilogy(Snr_A_sigma_dB, ber, 'b-', Snr_A_sigma_dB, ber_Theory, 'k-*'); grid on;xlabel('A/\sigma'); ylabel('ber');legend('ber', 'ber\_Theory');title(' A/σ和误码率之间的性能曲线');2.绘制的图2、绘制眼图①设二进制数字基带信号{}1,1n a ∈-，波形()1,00,s t T g t ≤<⎧=⎨⎩其他，分别通过带宽为()15/4s B T =和()11/2s B T =两个低通滤波器，画出输出信号的眼图(保存为图3-2)，并画出两个滤波器的频率响应。

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。

数字基带传输系统实验报告数字基带传输系统实验报告引言：数字基带传输系统是现代通信领域中的重要组成部分，它在各个领域中起到了至关重要的作用。

本实验旨在通过搭建一个基带传输系统的模型，来研究数字信号的传输特性和误码率等参数。

通过实验，我们可以更好地理解数字基带传输系统的原理和应用。

一、实验目的本实验的主要目的是搭建一个数字基带传输系统的模型，并通过实验研究以下几个方面：1. 了解数字基带传输系统的基本原理和结构；2. 研究数字信号的传输特性，如传输速率、带宽等；3. 分析误码率与信噪比之间的关系；4. 探究不同调制方式对传输性能的影响。

二、实验原理数字基带传输系统由发送端、信道和接收端组成。

发送端将模拟信号转换为数字信号，并通过信道传输到接收端，接收端将数字信号转换为模拟信号。

在传输过程中，信号会受到噪声的干扰，从而引起误码率的增加。

三、实验步骤1. 搭建数字基带传输系统的模型，包括发送端、信道和接收端；2. 设计不同的调制方式，如ASK、FSK和PSK，并设置不同的传输速率和带宽；3. 测试不同调制方式下的误码率，并记录实验数据；4. 分析误码率与信噪比之间的关系，探究不同调制方式对传输性能的影响。

四、实验结果与分析通过实验，我们得到了一系列的数据，并进行了分析。

我们发现，随着信噪比的增加，误码率逐渐减小，传输性能逐渐提高。

同时，不同调制方式对传输性能也有一定的影响。

例如，ASK调制方式在低信噪比下误码率较高，而PSK调制方式在高信噪比下误码率较低。

五、实验总结通过本次实验，我们对数字基带传输系统有了更深入的了解。

我们了解了数字基带传输系统的基本原理和结构，研究了数字信号的传输特性和误码率与信噪比之间的关系。

同时，我们也探究了不同调制方式对传输性能的影响。

通过实验，我们对数字基带传输系统的应用和优化提供了一定的参考。

六、实验存在的问题与改进方向在本次实验中，我们发现了一些问题，如实验数据的采集和分析方法可以进一步改进，实验中的噪声模型也可以更加精确。

4.1.1 数字基带信号的码型设计原则所谓数字基带信号，就是消息代码的电脉冲表示――电波形。

在实际基带传输系统中，并非所有的原始数字基带信号都能在信道中传输，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；再例如，一般基带传输系统都是从接收到的基带信号中提取位同步信号，而位同步信号却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，从而使位同步恢复系统难以保证位同步信号的准确性。

实际的基带传输系统还可能提出其它要求，从而导致对基带信号也存在各种可能的要求。

归纳起来，对传输用的基带信号的要求主要有两点：（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 ）对所选的码型的电波形的要求，期望电波形适宜于在信道中传输。

前一问题称为传输码型的选择，后一问题称为基带脉冲的选择。

这是两个既彼此独立又相互联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。

本节讨论前一问题，后一问题将在下面几节中讨论。

传输码（常称为线路码）的结构将取决于实际信道的特性和系统工作的条件。

概括起来，在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则：(1)码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。

(2)码型中高频分量尽量少。

这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还可以减少串扰。

串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。

(3)码型中应包含定时信息。

(4)码型具有一定检错能力。

若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测。

(5)编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即能适用于信源变化。

这种与信源的统计特性无关的性质称为对信源具有透明性。

(6)低误码增殖。

对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称为误码增殖。

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。

一、实验目的及要求（1）知道JH5001A型通信原理综合实验系统的基本功能原理及使用方法；（2）知道数字示波器的使用方法等；（3）掌握二进制码变换为AMI/HDB3码的编码规则及基本特征；（4）理解HDB3码编译码器的工作原理和硬件实现方法；（5）通过测试关键点波形图，进行验证。

二、实验设备（1）JH5001A型通信原理综合实验系统；（2）数字、模拟双踪示波器。

三、实验原理(一) AMI/HDB3两种码型的编译码规则及优缺点1、AMI码的全称是传号交替反转码，这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列，代码0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替的变换为传输码的+1、-1。

其优点如下：（1）在“1”、“0”码不等概率情况下，也无直流成分，对具有变压器或其它交流隅合的传输信道来说，不易受隔直特性的影响；（2）若接收端收到的码元极性与发送端的完全相反，也能正确判决；（3）全波整流后就能得到单极性码。

AMI码有一个重要缺点，即它可能出现长的连0串，会造成提取位定时信息的困难。

2、HDB3码（三阶高密度双极性码）HDB3码的编码规则为：（1）当没有≥4个连零时，HDB3码同AMI码；（2）当出现≥4个以上连零时，则将每四个连0化为一个小段，将用取代节B00V或000V取代4连零。

其中V称为破坏点，它是一个传号，破坏点极性交替；（3）当破坏点与其前一传号极性相同时，用000V代替四连零；当破坏点与其前一传号极性相异时，用B00V代替四连零，其中B与破坏点V同极性；（4）V与其后相邻的传号极性交替。

B码和V码各自都应始终保持极性交替变化的规律，以确保编好的码中没有直流成分；例如：(a)代码： 0 1 0000 1 1000 0 0 1 0 1(b)AMI码： 0 +1 0000 -1 +1000 0 0 -1 0 +1(c)加补信码 0 +1 000V+-1 +100V- 0 +1 0 -1(d)HDB3： 0 +1 000+1 -1 +1-100-1 0+10 –1HDB3码的译码却比较简单，同时它对定时信号的恢复是极为有利的。

实验报告20 年度春季学期数字通信原理课程名称实验一数字基带信号的码型实验名称实验1实验名称：数字基带信号码型实验目的：学会使用MATLAB，绘制基本的基带信号码型，分析其功率谱。

实验要求：1.绘制信息为11001011的常用码型（单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码、双极性不归零码和差分曼彻斯特码）2.画出双极性信号的功率谱密度。

实验过程：首先我先从网上下载、安装了MATLAB，并熟悉了一下基本的操作方法，然后跟着老师给我们的实验指导书以及实验的PPT一步一步的进行了操作。

第一，我利用编写的代码绘制了单极性不归零码的码型第二，我绘制了双极性不归零码，将单极性不归零代码里的y((i-1)*t0+j)=0;中的0改为-1。

第三，我绘制了单极性归零码第四，我绘制了双极性归零码第五，我绘制了差分曼彻斯特码第六，我学会了绘制功率谱密度图像，并绘制出了双极性归零码的功率谱密度图像。

实验小结其实我下载MATLAB这个软件已经很久了，但是一直都没有真正的去使用过它，也可以说其实这个软件完全成为了我的电脑中的“僵尸软件”。

但是通过数据通信的这个实验虽然没有对这个软件达到精通的程度，但却让我真正学到了如何使用这个软件，也从另一个方面像我介绍了这个软件。

在实验中我也碰到了很多的困难，例如一开始不知道在哪里打代码而老师给的教学PPT也只是针对这我们实验室的电脑，所以我又自己上网找了一些学习的资料来辅助我学习使用这款软件。

虽然遇到了种种困难但最后还是在磕磕碰碰中完成了这次的实验并且我认为这次实验真的让我收获了很多课堂上不能学到的知识，增强了我对与课本上的知识的理解程度。

所以在实验下课时，我们都久久没有回过神来，恋恋不舍的离开了实验室，大家还在边走边讨论自己在实验时所遇到的困难，这种学习氛围我认为是上课所达不到的。

期待下一次的实验。