HUNAN UNIVERSITY
数字基带传输系统在SystemView上的仿真
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学生学号
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院长 (系主任)
数字基带传输系统
数字基带传输系统在SystemView上的仿真
一、 引言
SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。
本报告主要阐述如何利用SystemView建立数字基带传输系统模型。本数字基带传输模型主要包括数字信源产生、CMI编码、信道传输、CMI译码、位同步、帧同步、数字终端等模块组成，通过模块分层实现。
二、 系统原理及模块介绍
数字基带信号——包含丰富的低频分量，甚至直流分量的数字信号，称之为数字基带信号。来自数据终端的原始数据信号，都是数字基带信号。
数字基带传输——在某些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， 称之为数字基带传输。
数字基带传输系统的实现框图1所示。基带信号通过信源产生器产生，生成带有帧同步码的两路复用信号的串行输出。码型变换（本实验采用CMI编码）后经由发送滤波器（升余弦滤波器）送入叠加了高斯白噪声的信道传输。接收滤波器采用理想低通滤波器滤除部分噪声。同时提取位同步以及帧同步，用于CMI译码和最后的数字终端解复用模块，经过解复用，分离出两路信号源。
BS 位同步器 噪声 BS FS D1(t)
一、实验目的
1、用移位寄存器产生m序列，用来模拟数据信号和伪随机信号。
2、设计三个不同截止频率的三个低通滤波器，用来模拟传输信道。
3、数据信号在信道中传输时收到加性随机噪声干扰，在接收端可以痛多观察眼图来评估信号的受干扰程度。
4、对数据信号进行曼彻斯特编码，则接收端译码输出的数据信号可以利用由同步时钟提取电路获取的时钟信号进行同步，在接收端显示译码输出信号的眼图，以此来评估性能
二、实验器材
电源、数字示波器、信号发生器、74HC164、74LS86、74LS74、74F74、TL084、74HC123、74LS32、OP37、20MHZ有源晶振、555时钟发生器、电阻电容若干
三、实验内容
1、时钟产生电路
产生10-100kbps数据信号的时钟由555组成的多谐振荡器生成。555组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器，如讲义图2所示为脉冲频率可调的矩形脉冲发生器，改变电容C和调节电位器RP可以得到任意频率的脉冲。由于电容C的充放电回路时间常数不等，所以输出矩形脉冲的占空比随频率的变而变化。
产生10Mbps伪随机噪声信号的时钟由有源晶振产生。有源晶振是一个完整的振荡器，里面除了有石英晶体以外，还有晶体管和阻容元件。通常是由一个电容和电感组成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号就可以，不需要复杂的配置电路。
2、数字信号发生器
本次实验需要产生原始数据信号，曼彻斯特编码信号和伪随机噪声信号。
原始数据信号和伪随机噪声信号均为m序列数字信号。m序列是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种序列。是多级移位寄存器或者其他延迟元件通过线性反馈产生的最长码序列，由反馈移位寄存器以及一些异或门就可以产生。一般来说，在一个n级的二进制移位寄存器发生器中，所能产生的最大码序列周期为2^N-1.但是如果开始全是0，则反馈器会一直保持全零的状态，这个状态不是正常的，需要避免。
15.1 引言
•5.2 数字基带信号波形及其功率谱密度
•5.3 在加性白高斯噪声信道条件下数字基带信
号的接收第5章数字信号的基带传输
•5.4 数字PAM信号通过限带基带信道的传输
•5.5 在理想限带及加性白高斯噪声干扰信道条
件下数字PAM信号的最佳基带传输
•5.6 眼图
•5.7 信道均衡
•5.8 部分响应系统第5章数字信号的基带传输
数字基带传输系统是将数字基带信号（功率谱低通
型、直流）直接通过基带信道（传递函数低通型）
传输的系统。5.1引言
北京科技大学通信系基带传输系统要解决的问题
码型设计——选择传输码型；
波形设计——选择基带波形；
接收滤波器设计——使输出信噪比最大，
误码率最低。
第5章数字信号的基带传输
5.1.1 数字基带信号及数字基带传输
信源信源编码加密信道编码数字调制
北京科技大学通信系信道
数字解调信道译码解密信源译码信宿数字信息序列本章
内容第5章数字信号的基带传输
1.信息量的单位(bit) I=log
2(1/p)=‐log
2(p)
2. 信息传输速率R
b(信息速率或比特率)
3. 码元传输速率Rs (码元速率或符号速率)5.1.2 性能指标
有效性
北京科技大学通信系44. R
b = R
Slog
2 M=R
S k (bit/s，比特/秒)
5. 误比特率：T
b内
6. 误符率（误码率）：T
s内
7. 频带利用率R/Bc (有效性）ˆ(|)
iiPsss
ˆ(|)
iiPsss可靠性
①脉冲幅度调制(PAM)信号
用数字序列调制脉冲载波的幅度；5.2数字基带信号波形及其功率谱密度
数字脉冲调制信号有三种：
②脉冲位置调制(PPM)信号
用数字序列调制脉冲载波的位置；
③脉冲宽度调制(PDM)信号
用数字序列调制脉冲载波的宽度。第5章数字信号的基带传输
5.2.1 数字脉冲幅度调制
5225.2数字基带信号波形及其功率谱密度
北京科技大学通信系5.2.2 常用的数字PAM信号波形（码型）
5.2.3 数字PAM信号的功率谱密度计算
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()gt和()gt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()gt为图（a）所示的波形，sT为码元宽度，问该序列存在离散分量1sfT否
3）若()gt改为图（b）所示的波形，问该序列存在离散分量1sfT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：()Gf是()gt的频谱函数。在功率谱密度()sP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()gt为
()gt的付式变换()Gf为
因此
式中：1ssfT。
所以，该二进制序列不存在离散分量。
3）当基带脉冲波形()gt为 ()gt的付式变换()Gf为
因此
式中：1ssfT。
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sT为码元宽度，数字信息1和0分别用()gt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1ssfT的分量若能，计算该分量的功率。
【答案4－3】
1）由图得
()gt的频谱函数()G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()vP为
当1m时，sff，代入上式可得
因为该二进制数字基带信号中存在1ssfT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1ssfT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。
