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基于matlab的数字基带传输系统仿真实验设
计
数字基带传输系统仿真实验设计
一、实验目的
1.了解数字基带传输系统的基本结构和原理；
2.通过Matlab仿真来研究数字基带传输系统的性能特点；
3.实际操作，掌握Matlab对数字信号处理的基本方法。
二、实验内容
1.设计数字基带传输系统的仿真模型，包括信源、调制器、信道、解调器、接收端等模块；
2.模拟实现数字信号的采样、量化、编码等过程；
3.采用常用的调制方式，如BPSK、QPSK、16QAM等，进行调制处理，并观察不同调制方式下的信噪比和误码率的关系；
4.在传输过程中引入噪声，观察噪声对信号传输质量的影响；
5.实现误码率的计算和信噪比的测量；
6.结合实际情况，设计合适的信号处理算法，提高数字基带传输系统的性能。
三、实验步骤
1.根据实验要求，设计数字基带传输系统的仿真模型，包括信源、调制器、信道、解调器、接收端等模块；
2.实现数字信号的采样、量化、编码等处理过程；
3.采用常用的调制方式（如BPSK、QPSK、16QAM等），进行信号调制处理；
4.在传输过程中引入噪声，并观察噪声对信号传输质量的影响；
5.实现误码率的计算和信噪比的测量；
6.根据实验结果，设计合适的信号处理算法，提高数字基带传输系统的性能。
四、实验结果
1.实验结果应包括调制方式、误码率、信噪比等参数；
2.根据实验结果，评估数字基带传输系统的性能，提出改善方法。
五、实验总结
1.总结数字基带传输系统的基本结构和原理；
2.分析数字基带传输系统的性能特点，包括误码率、信噪比等；
3.掌握Matlab对数字信号处理的基本方法。
电子信息与自动化学院《通信原理》实验报告学号： 姓名：实验五：数字频带传输系统实验 一、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。
数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。
1.调制过程 1）2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号t f A c π2cos ，则2ASK ：()()cos 2T n s c n s t a g t nT A f t π⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭∑{}1,0∈n a ，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 0 1st g 。
可以看到，上式是数字基带信号()()∑-=nsnnT t g a t m 经过DSB 调制后形成的信号。
其调制框图如图1所示：图1 2ASK 信号调制框图2ASK 信号的功率谱密度为：()()()][42c m c m s f f P f f P A f P ++-=2）2FSK将二进制码元“0”对应载波t f A 12cos π，“1”对应载波t f A 22cos π，则形成2FSK 信号，可以写成如下表达式：()()()()()12cos 2cos 2T n s n n s n nns t a g t nT A f t a g t nT A f t πϕπθ=-++-+∑∑当0=n a 时，对应的传输信号频率为1f ；当1=n a 时，对应的传输信号频率为2f 。
上式中，n ϕ、n θ是两个频率波的初相。
2FSK 也可以写成另外的形式如下：()()cos 22T c n s n s t A f t h a g t nT ππ∞=-∞⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑其中，{}1,1-+∈n a ，()2/21f f f c +=，()⎩⎨⎧≤≤=其他0T t 0 1s t g ，12f f h -=为频偏。
基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的双极型数字基带传输系统的仿真作者：陈声登刘杰来源：《现代电子技术》2008年第24期摘要：Simulink是Matlab中动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，根据双极型码可以在电缆等无接地的传输线上传输，并且双极型码也得到较多的应用，利用离散滤波器，模拟码间串扰，在对数字基带传输系统进行分析基础上,分析了双极性基带信号的误码率问题，利用Simulink描述了双极型无码间干扰的数字基带系统和有码间数字基带系统，并进行仿真结果的分析，仿真结果和理论基本一致。
关键词：双极型；离散滤波器；码间串扰；Simulink中图分类号：TN929文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)24-145-03Bipolar Code Digital Baseband Transmission System Simulation Based on SimulinkCHEN Shengdeng,LIU Jie(College of Physics and Information Engineering,Fuzhou University,Fuzhou,350002,China)Abstract：Simulink is the integration environment for modeling,simulation and analysis of the dynamic system in Matlab,according to bipolar code can be transmited in cable and not grounding transmission line and so on,and bipolar code has got more ing Discrete filter to simulate the crosstalk between code,based on the analysis of digital base band transmission system,the error rate question of the bipolar baseband signal is analysised and the signal baseband system of having crosstalk and the signal baseband system of not crosstalk are described,and the simulation result is analysed.Simulation results and theoretical are basically the same.Keywords：bipolar code;discrete filter;crosstalk between code;Simulink1 引言基带信号,是指消息源的消息直接经过转换器转换成的电信号。
基于matlab的数字基带通信系统仿真1.课程设计的目的(1)增加对仿真软件的认识，学会对各种软件的操作和使用方法(2)加深理解数字基带通信系统的概念(3)初步掌握系统的设计方法，培养独立工作能力2.设计方案论证2.1数字基带传输系统在数字传输系统中，其传输的对象通常是二进制数字信号，它可能是来自计算机、电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲，也可能是来自数字终端的脉冲编码调制（PCM）信号。
这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始，直到某一频率m f ，我们称这种信号为数字基带信号。
在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。
而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。
我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。
数字基带传输系统的模型如图 1所示，它主要包括码型变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器、均衡器和取样判决器等部分。
图1 数字基带传输系统模型1.2 数字基带信号1.2.1数字基带信号波形对不同的数字基带传输系统，应根据不同的信道特性及系统指标要求，选择不同的数字脉冲波形。
原则上可选择任意形状的脉冲作为基带信号波形，如矩形脉冲、三角波、高斯脉冲及升余弦脉冲等。
但实际系统常用的数字波形是矩形脉冲，这是由于矩形脉冲纤数字传输系统中的线路传输码型。
此外，CMI 码和曼彻斯特码一样都是将一位二进制码用一组两位二进制码表示，因此称其为1B2B 码。
（5）4B/3T 码4B/3T 码是1B/1T 码的改进型它把4 个二进制码元变换为3个三进制码元。
显然，在相同信息速率的条件下，4B/3T 码的码元传输速率要比1B/1T 码的低，因而提高了系统的传输效率。
基于MATLABSimulink的基带传输系统的仿真-(1)通信工程专业《通信原理》课程设计题目基于MATLAB/Simulink的基带传输系统的仿真学生姓名张莎学号1113024109所在院(系)陕西理工学院物理与电信工程学院专业班级通信工程专业1104 班指导教师侯宝生合作者王翊东鲁少龙完成地点陕西理工学院物理与电信工程学院实验室2014年 3 月 12 日通信原理课程设计任务书院(系) 物电学院专业班级通信1104 学生姓名张莎一、通信原理课程设计题目基于MATLAB/Simulink的基带传输系统的仿真二、通信原理课程设计工作自2014年2月24日起至2014年3月14日止三、通信原理课程设计进行地点: 物电学院实验室四、通信原理课程设计的内容要求：1建立一个基带传输系统模型，选用合适基带信号，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。
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.设计题目的详细建模仿真过程分析和说明，仿真的结果可以以时域波形，频谱图，星座图，误码率与信噪比曲线的形式给出。
课程设计说明书中应附仿真结果图及仿真所用到的程序代码（MATLAB）或仿真模型图（Simulink/SystemView）。
如提交仿真模型图，需提交相应模块的参数设置情况。
3.每人提交电子版和纸质的说明书及源程序代码或仿仿真文件。
参考文献：[1]邓华.MATLAB通信仿真及其应用实例详解[M].人民邮电出版社.2003年[2]郑智琴.Simulink电子通信仿真与应用[M].国防工业出版社.2002年[3]赵鸿图.通信原理MATLAB仿真教程[M].人民邮电出版社.2010年[4]刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].电子工业出版社.2011年[5]达新宇.通信原理实验与课程设计[M].北京邮电大学出版社.2005年[6]邵玉斌.MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例分析[M].清华大学出版社.2008年指导教师侯宝生系(教研室)通信工程系接受论文 (设计)任务开始执行日期2014年2月24日学生签名基于MATLAB/Simulin的基带传输系统的仿真张莎（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1104班，陕西汉中723003）指导教师：侯宝生[摘要]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。
16－QAM 基带传输系统1． 引言随着通信业迅速的发展，传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求，而可用频谱资源有限，业不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。
另外，人们亦不能满足通信单一的语音服务，希望能利用移动电话进行图像等多媒体信息的通信。
但由于图像通信比电话需要更大的信道容量。
高效、可靠的数字传输系统对于数字图像通信系统的实现很重要，正交幅度调制QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM 具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
为了加深对QAM 调制解调数字传输系统的理解，本实验对整个16－QAM 基带传输系统的仿真，结构框图如图1所示:2． QAM 调制解调原理2．1 QAM 调制正交幅度调制QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM 具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
正交幅度调制（QAM ）信号采用了两个正交载波t f t f c c ππ2sin 2cos 和，每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。
发送信号波形如图2.1.1所示,2sin )(2cos )()(t f t g A t f t g A t u c T ms c T mc m ππ+= M m ,...,2,1=图2.1.1 M=16QAM 信号星座图式中{mc A }和{ms A }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。
例如一个16位正交幅度调制信号的星座图如下图所示，该星座是通过用M ＝4PAM 信号对每个正交载波进行振幅调制得到的。
利用PAM 分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座。
QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合。
因此发送的QAM 信号波形可表示为),2cos()()(n c T m mn t f t g A t u θπ+= ,,....,2,11M m = ,,....,2,12M n = 如果,211k M =,222k M =那么QAM 方法就可以达到以符号速率)(21k k R B +同时发送12221log M M k k =+个二进制数据。
课程设计目的：1、熟练掌握Systemview的用法，在该软件的配合下完成各个系统的结构图，还有调试结果图2、深入了解2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK的调制解调原理课程设计器材：PC机，Systemview软件课程设计原理：数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。
为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。
在这个过程中就要用到数字调制。
在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。
键控主要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。
Systemview的基本介绍：SystemView是一个用于现代科学与科学系统设计与仿真打动态系统分析平台。
从滤波器设计、信号处理、完整通信系统打设计与仿真，到一般打系统数字模型建立等各个领域，SystemView在友好而功能齐全打窗口环境下，为用户提供啦一个精密的嵌入式分析工具。
进入SystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括：文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共11项功能菜单。
如下图所示。
系统视窗左侧竖排为图符库选择区。
图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一数学模型的图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。
创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。
这样一来，用户进行的系统输入完全是图形操作，不涉与语言编程问题，使用十分方便。
通信工程专业综合设计报告（仿真部分）内容：数字基带传输系统的MATLAB仿真实现2PSK的调制、信道模拟、判决及解调班级：通信08-1学号：姓名：指导教师：仿真成绩：同组人姓名：内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称：现代通信网络课程设计学院：信息工程学院班级：通信08-1班学生姓名：贾美玲学号： 200810204020 _ 指导教师：黎玉玲一、题目数字基带/频带通信系统设计二、目的与意义‘“数字基带/频带通信系统设计”是针对通信专业学生的实践教学环节，通过设计，要求学生利用所学专业知识和软件、硬件工具，掌握通信系统的分析、设计、仿真及调试技巧，深入理解通信系统的基本组成，扩张专业背景知识，培养工程技能和实际操作能力。
三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）1.系统软件仿真：通过MATLAB编程对典型通信系统（如数字基带传输系统和数字频带传输系统）的各组成部分进行建模和仿真分析，实现通信系统仿真。
2.系统硬件设计：基于通信原理实验平台，按照系统设计方案，搭建硬件调试电路，实现通信系统的硬件设计与调试。
3.分析结果，完成报告：分析比较软件仿真结果与硬件调试结果，完成设计报告。
四、工作内容、进度安排1.查阅资料：搜集通信系统相关资料，熟悉通信系统相关内容（1天）2.方案选择与设计：根据要求选择通信系统设计方案，定义各模块仿真函数，确定所使用的硬件电路板，写出硬件设计思想与步骤。
（1天）3.子模块实现：利用MATLAB仿真语言编写模块函数，仿真实现各模块功能，搭建硬件电路调试。
（5天）4.系统实现：将各子模块连接，调试主程序实现系统功能，完成硬件调试。
（2天）5.考试与设计报告撰写：完成课程设计考试，整理设计资料及内容，撰写设计报告。
（1天）五、主要参考文献1、《基于MATLAB的通信系统仿真》，赵静等，北京航空航天大学出版社。
3、《通信原理》，樊昌信等，国防工业出版社。
审核意见系（教研室）主任（签字）指导教师下达时间年月日指导教师签字：_______________一、设计内容：数字频带传输系统的MATLAB仿真实现[1]个人部分：2PSK的调制、信道模拟、抽样判决及解调1、2PSK的调制基本任务：原始PCM脉冲编码信号的2PSK调制1）、主要步骤和要求：对原始的PCM脉冲编码信号进行2PSK调制。
实验三 数字基带传输系统的建模与仿真一． 实验目的1. 了解数字基带传输系统的建模过程2. 了解数字基带传输系统的仿真过程二． 实验内容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，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配，接收机能自行恢复系统同步信号。
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。
三． 实验原理数字基带传输系统框图如图5-1所示，它主要由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决器等部件组成为保证数字基带。
系统正常工作，通常还应有同步系统。
图中各部分原理及作用如下：脉冲形成器：输入的是由电传机、计算机等终端设备发送来的二进制数据序列或是经模/数转换后的二进制脉冲序列，用{}k d 表示，它们一般是脉冲宽度为T 的单极性码。
脉冲形成器的作用是将{}k d 变换成比较适合信道传输的码型，并提供同步定时信息，使信号适合信道传输，保证收发双方同步工作。
发送滤波器：发送滤波器的传输函数为()T G ω，其作用是将输入的矩形脉冲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。
信道：信道传输函数为()C ω。
基带传输的信道通常为有线信道，如市话电缆和架空明线等，信道的传输特性通常是变化的，信道中还会引入噪声。
在通信系统的分析中，常常把噪声等效，集中在信道引入。
这是由于信号经过信道传输，受到很大衰减，在信道的输图5-1 数字基带传输系统出端信噪比最低，噪声的影响最为严重，以它为代表最能反映噪声干扰影响的实际情况。
但如果认为只有信道才引入噪声，其他部件不引入噪声，是不正确的。
G ，它的主要作用是滤除带外噪声，对信道接收滤波器：接收滤波器的传输函数为()R特性进行均衡，使输出信噪比尽可能大并使输出的波形最有利于抽样判决。
抽样判决器：它的作用是在信道特性不理想及有噪声干扰的情况下，正确恢复出原来的基带信号。
摘要基带系统是不经过调制解调的系统，理想的基带系统是不存在码间干扰的，从理论上讲应当是满足奈奎斯特准则的系统，在实际中可以利用眼图的观测来判断基带系统的抗码间干扰能力，本文在SIMULINK下对基带系统进行设计仿真，利用眼图分析了噪声对系统性能的影响。
虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛，但是，对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。
1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广义信道)，则频带传输就变成了基带传输。
可以说基带传输是频带传输的基础。
2) 随着数字通信技术的发展，基带传输这种方式也有迅速发展的趋势。
目前,它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输。
3)理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。
本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字信号基带传输系统的仿真实现。
关键词：simulink调制;眼图;曼彻斯特码。
目录第1章绪论 (1)1.1 MATLAB/Simulink的简介 (1)1.2 通信技术的历史和发展 (1)1.2.1 通信的概念 (1)1.2.2 通信的发展史简介 (2)1.3 通信技术的发展现状和趋势 (3)第二章、基带系统的理论分析 (4)2.1原理 (4)2.1.1 基带系统传输模型及工作原理如图2-1所示： (4)2.1.2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰 (4)2.2 基带系统设计方案 (5)2.2.1 信源 (5)2.2.2发送滤波器和接收滤波器 (6)2.2.3 信道 (6)2.2.4 抽样判决器 (6)2.2.5基带信号传输系统的典型模型，如图2-3所示。
(6)第三章、SIMULINK下基带系统的设计 (8)3.1 信源的生成——曼彻斯特码 (9)3.2 传输模块的实现 (10)3.3 抽样判决 (10)3.4 基带传输系统设计总图及各点输出波形 (11)3.5 眼图观测结果 (12)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)第1章绪论1.1 MATLAB/Simulink的简介Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。
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姓名：***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***** 姓名 ****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。
通信系统课程设计报告数字基带传输系统的仿真实现摘要数字信号的基带传输是通信系统中的一个重要环节，对基带传输研究的意义在于现代通信系统中广义上的任一线性调制的频带传输系统均可等效为基带传输系统，即数字基带传输中本就包含了频带传输的一些基本问题。
同时，就数字基带传输自身而言，随着数字通信技术的发展也被越来越多的应用。
在基带传输理论学习过程中涉及到的信道编码、传输信道特性、接收滤波、抽样判决等环节存在较为抽象不易理解的问题，如果不经过实践环节，这些抽象的计算和变换难以较快的掌握。
MATLAB是一款功能强大的工程技术数值运算跨平台语言，利用它的通信工具箱和可视化仿真模型库Simulink可有效实现通信系统的仿真。
Simulink可对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析，其可视化建模的特点尤其适合于通信系统仿真等工作。
关键词：Simulink；眼图；数字基带传输系统前言随着通信系统的规模和复杂度不断增加，统的设计方法已经不能适应发展传的需要，通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。
传统的通信仿真技术主要分为手工分析与电路试验2种，但耗时长方法比较繁杂，而通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述2种方法的一种系统设计方法，它可以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模型，并对其进行模拟仿真]2[。
数字信号的传输方式按其在传输中对应的信号的不同可分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。
不使用调制和解调而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。
虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛，但是，对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。
1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广义信道)，则频带传输就变成了基带传输。
可以说基带传输是频带传输的基础。
2) 随着数字通信技术的发展，基带传输这种方式也有迅速发展的趋势。
目前,它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输。
通信系统综合训练题目：数字基带传输系统仿真及性能分析—HDB3及循环码学院：大数据与信息工程学院专业：通信工程班级：通信学号：学生姓名：指导教师：2014 年7 月 6 日摘要数字信号的基带传输是通信系统中的一个重要环节，对基带传输研究的意义在于现代通信系统中广义上的任一线性调制的频带传输系统均可等效为基带传输系统，即数字基带传输中本就包含了频带传输的一些基本问题。
同时，就数字基带传输自身而言，随着数字通信技术的发展也被越来越多的应用。
在基带传输理论学习过程中涉及到的信道编码、传输信道特性、接收滤波、抽样判决等环节存在较为抽象不易理解的问题，如果不经过实践环节，这些抽象的计算和变换难以较快的掌握。
MATLAB是一款功能强大的工程技术数值运算跨平台语言，利用它的通信工具箱和可视化仿真模型库Simulink可有效实现通信系统的仿真。
Simulink可对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析，其可视化建模的特点尤其适合于通信系统仿真等工作。
关键词：数字基带传输系统；HDB3；循环码前言随着通信系统的规模和复杂度不断增加，传统的设计方法已经不能适应发展传的需要，通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。
传统的通信仿真技术主要分为手工分析与电路试验2种，但耗时长方法比较繁杂，而通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述2种方法的一种系统设计方法，它可以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模型，并对其进行模拟仿真]2[。
数字信号的传输方式按其在传输中对应的信号的不同可分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。
不使用调制和解调而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。
虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛，但是，对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。
1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广义信道)，则频带传输就变成了基带传输。
可以说基带传输是频带传输的基础。
2) 随着数字通信技术的发展，基带传输这种方式也有迅速发展的趋势。
目前,它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输。
3)理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。
对数字基带传输系统的仿真而言。
仿真工具是MATLAB中的simulink模块对其仿真。
特点是将数值分析、矩阵计算、图形、图像处理和仿真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式环境中伪科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多学科提供了一种高效率的华仿真工具。
运用MATLAB中的simulink可以对数字基带传输系统进行较为全面地研究。
目录一、数字基带传输系统1、数字基带传输系统的简介1.1概述1.2数字基带传输的研究的意义1.3数字基带信号的基本要求1.4 常用的基带传输信号1.5数字基带传输系统2、基带传输系统设计中的误码2.1 产生误码的原因2.2解决误码的方法二、HDB3码的基带传输1、HDB3码简介1.1HDB3编码原理1.2HDB3码的特点2、数字基带信号传输码系统组成3、无码间串扰的传输特性的设计：三、基带传输系统实现HDB3码形变换的设计1、基带传输系统的设计1.1设计方案1.2设计思路1.3函数程序流程图2、HDB3码形变换的仿真2.2相关程序代码2.2调试与仿真四、实现信道编码和译码—循环码1、编码原理2、译码原理3、纠错原理4、仿真分析5、实验程序五、MATLAB对通信系统的仿真1、MATLAB主要模块及参数设置2、通信系统的仿真图和结果分析3、加入噪声及干扰时系统性能指标的变化分析六、设计总结一、数字基带传输系统1、数字基带传输系统的简介1.1概述在数字传输系统中其传输的对象通常是二进制数字信号,它可能是来自计算机、电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲,也可能是来自数字电话终端的脉冲编码调制(PCM)信号]1[。
这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始直到某一频率,我们称这种信号为数字基带信号。
在某些有线信道中特别是在传输距离不太远的情况下,数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送,这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统,我们称它为基带传输系统。
而在另外一些信道,特别是无线信道和光信道中,数字基带信号则必须经过调制过程,将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输,相应地在接收端必须经过解调过程才能恢复数字基带信号。
我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。
数字基带传输系统的模型主要包括码型变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器、均衡器和取样判决器等部分]3[。
1.2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。
1.3数字基带信号的基本要求不同形式的数字基带信号（又称为码型），具有不同的频谱结构。
为适应信道的传输特性及接收端再生、恢复数字基带信号的需要，必须合理地设计数字基带信号，即选择合适的信号码型。
适合于在有线信道中传输的数字基带信号形式称为线路传输码型。
一般来说选择数字基带信号码型时，应遵循以下基本原则：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。
1.4常用的基带传输信号为满足基带传输系统的特性要求，必须选择合适的传输码型。
基带传输系统中常用的线路传输型码主要有：传号交替反转码---AMI码、三阶高密度双极性码--- HDB3码、分相码---Manchester码、传号反转码---CMI码以及4B3T 码等]8[。
1.5 数字基带传输系统基带传输包含着数字通信技术的许多问题，频带传输是基带信号调制后再传输的，因此频带传输也存在基带问题。
基带传输的许多问题，频带传输同样须考虑。
如果把调制与解调过程看作是广义信道的一部分，则任何数字传输系统均可等效为基带传输系统。
理论上还可证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统来代替]9[。
数字基带系统的基本结构如图1.1所示：图 1.1 数字基带系统的基本结构2 、基带传输系统设计中的误码2.1 产生误码的原因基带传输中的误码将造成基带系统传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。
误码是由接收端抽样判决器的错误判决造成的，造成错误判决的原因主要有两个：码间串扰和信道加性噪声的影响。
码间串扰是由于系统传输总特性（包括收发滤波器和信道特性）不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。
接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰。
2.2 解决误码的方法（1）码间串扰的解决方法解决码间串扰的方法是要求基带系统的传输函数H(W)应具有理想低通特性和具有余弦滚降特性，理想低通特性应满足奈奎斯特第一准则：Ts w Ts Ts i w H i ππ≤=+∑,)2( （2-8） 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) 信道加性噪声的解决方法解决信道加性噪声的方法有两个办法：一是在接收端进行抽样判决；二是 匹配滤波，使得系统输出信噪比最大。
二、HDB3码的基带传输1、HDB3码简介1.1编码原理先把消息代码变换成AMI 码，然后去检查AMI 码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI 码就是HDB3码；当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号（＋1或–1）同极性的符号。
显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。
这个符号就称为破坏符号，用V 符号表示（即+1记为+V, –１记为–V ）。
为使附加V 符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V 符号也应极性交替。
这一点，当相邻符号之间有奇数个非０符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B 或–B 符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V 符号开始再交替变化。
示例：1.2 HDB3码的特点：①有检错能力。
②解决了连“0”时位定时信息提取困难。
③无直流分量。
④B 码和V 码各自保持极性交替变化，以确保无直流分量。
⑤可能存在误码扩散的问题。
2、数字基带信号传输码系统组成（1） 信道信号形成器：信道信号形成器的作用就是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，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。
（2） 滤波器：基带系统设计的核心问题是滤波器的选取，为了使系统冲激响应h(t)拖尾收敛速度加快，减小抽样时刻偏差造成的码间干扰问题，要求发送滤波器应具有升余弦滚降特性；要得到最大输出信噪比，就要使接收滤波器特性与其输入信号的频谱共扼匹配e G G jwtR w T w 0)()(*-=，同时系统函数满，H(ω)=GT(ω)GR(ω)考虑在t0时刻取样，上述方程改写为)()(*w T w G G R =，于是有)]([*)()(w H G G w w R T ==，因此，在构造最佳基带传输系统时要使用平方根升余弦滤波器作为滤波器。
（3） 传输信道：信道是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，如市话电缆、架空明线等。
信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，且含有加性噪声。
因此本次系统仿真采用高斯白噪声信道。
（4） 抽样判决器：抽样判决器是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。
抽样判决关键在于判决门限的确定，由于本次设计采用双极性码，故判决门限为0。
（5） 自同步法的同步提取电路：自同步法的同步提取电路有两部分组成，包括非线型变换处理电路和窄带滤波器或锁相环。
非线型变换处理电路的作用是使接收信号或解调后的数字基带信号经过非线型变换处理电路后含有位同步分量或位同步信息。
窄带滤波器或锁相环的作用是滤除噪声和其他频谱分量，提取纯净的位同步信号。
3、无码间串扰的传输特性的设计：①理想低通特性H(t)=Sa[π/Ts]←→H(W)=TsRet(W/WS)Sa(πt/T)信号带宽最小的波形理想低通信号的主要缺点a.工程上难以实现；b.尾部衰减慢（冲激响应h(t)波形收敛速度较慢，拖尾以1/t速率衰减，当存在定时误差时会带来比较大的干扰）②升余弦滚降特性:H(t)=Sa(πt/Ts)cos(aπt/Ts)/[(1-4aatt)/Ts]H(w)=Ts ;∣w∣< π/Ts(1-a)H(w)=0 ;∣w∣> π/Ts(1-a)升余弦滚降信号的波形与频谱：传输宽带:B=(1+a)/2rs频带利用率：g=rs/B=2/(1+a)全升余弦系统：a=1三、基带传输系统实现HDB3码形变换的设计1、基带传输系统的设计1. 1设计方案实验流程:1.2设计思路：（1）信源：生成欲传送的01比特流，将个数N作为函数的输入；使用函数rand（1，N），使得大于某个特定值的数值为1，反之，小于则为0。
