数字基带传输系统仿真及性能分析

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 jwt

R 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。

信道信号形成器 基带成型网络

接受滤波器 抽样判决

同步提取

信道C （w ）

基带脉冲输入

基带脉冲输出

噪声

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。<注>：因本实验采用HDB3码作为基带传输码型，所以使用0.75作为0和1的分界线，这样可以生成低密度的01比特流，使得在程序运行的时候，只通过连续的少量bit 就可以HDB3的编码与译码的正确性。

（2）码型编码：将生成的01比特流作为码型转换函数的输入，函数输出为码型转换后的HDB3。 流程图如下:

信源

码型编码

信道信号形成 码型译码

抽样判决 信道

接受滤波器

升余弦滚降系

signal

hdb3_sign al

filtersignal

samplesignal

（3）升余弦滚降系统：

将HDB3码作为滤波器的输入，函数输出系统输出信号；利用滤波器设计器FDATool 设计Nyquist 滤波器，其中参数设定：比特传输速率Rb=16b/s 每bit 抽样点数N=16，滚降因子Rolloff=0.5,其中抽样速率fs=256Hz, Nyquist 带宽Band=8Hz ；

i=1

i

jj=1

jj

i=i+1

hdb3-signal=[hdb3_signal,a1,a0]

a1=[a1,signal(i)]

jj=jj+1

N

Y

Y

N

（4）抽样判决：

将系统输出信号作为判决器函数的输入，进行抽样判决。选择每bit的中心抽样进行抽样，当信号抽样值>某个特定值，则信号恢复时函数为1，若信号抽样值是某一特定值，则信号恢复时信号值设定为-1，其余恢复为0。一般判定值不设定为0，因为若有噪声等对信号进行干扰，导致系统输出信号不是理想的。

（5）码型译码：

将抽样判决后的信号作为函数的输入，进行码型反变换，函数输出为恢复了的欲传送的01比特流。编写程序时，首先进行设定标记Last_V、Last_B（初始设定默认为-1，与码型编码相对应），设定输入信号为signal，码型译码后的信号ssignal，其中N为每bit抽样点数。

1.3其函数程序流程图如下：

2、HDB3码形变换的仿真 2.1相关程序代码

（1）主函数：

clear all;

N=100;%生成的bit 个数 n=16; %每个bit 的抽样点数 signal=signalsource(N); hdb3_signal=hdb3(signal,n);

j=j+1;i=i+1

i

Signal(i)=1 or Signal(i)=-1

ssignal(j)

Signal(i)*Last _B=1?

Signal(i)*Last_v=-1?

Last_v=signal(i)

Last_B=

Ssignal(j-3)=0

Ssignal(i)=1

Y

N

N

Y

N

Y

filtersignal=filter_Nyquist(hdb3_signal);

samplesignal=sampling(filtersignal,n);

ssignal=reverse_hdb3(samplesignal,n);

draw(N,n,signal,hdb3_signal,filtersignal,samplesignal,ssignal);

（2）信源：

function signal=signalsource(N)

Signal=rand(1,N)>0.75;

（3）码型编码—HDB3码

①function hdb3NRZ_signal=hdb3NRZ(signal)

last_V=-1;

last_B=-1;

hdb3NRZ_signal=zeros(size(signal));

count=0;

for i=1:length(signal)

if signal(i)==1

hdb3NRZ_signal(i)=-last_B;

last_B=hdb3NRZ_signal(i);

count=0;

else

count=count+1;

if count==4

count=0;

hdb3half_signal(i)=-last_V;

last_V=hdb3NRZ_signal(i);

if hdb3NRZ_signal(i)*last_B==-1

end

②function hdb3_signal=hdb3(signal,n)

%hdb3_signal=hdb3RZ(signal,n)

%函数输出hdb3_signal为码型转换后的传输码型HDB3码

a=hdb3NRZ(signal);

a0=zeros（1，n/2）；

hdb3_signal=[];

for j=1:length(signal);

a1=[];

for jj=1:n/2

a1=[a1,a(j)];

end

hdb3_signal=[hdb3_signal,a1,a0];

End

（4）基带成型网络——升余弦滚降系统

function filtersignal=filter_Nyquist(signal)

%函数输入signal为传输码型的HDB3码

filtersignal=filter(mynum,den,signal);

（5）抽样判决——恢复为HDB3码

function samplesignal=sampling(signal,n)

%函数输出samplesignal为抽样判决后恢复的信息

%函数输入n为每个bit的抽样点数

samplesignal=[];

for i=n/2:n:length(signal)

if signal(i)>0.5

for j=1:n

samplesignal=[samplesignal,1];

end

elseif signal(i)<-0.5

for j=1:n

samplesignal=[samplesignal,-1];

end

else

for j=1:n

samplesignal=[samplesignal,0];

End

（6）码型译码——恢复为欲传输的01比特流

function signal=reverse_hdb3(hdb3_signal,n)

%函数输入hdb3_signal为经过抽样之后形成的双极性的不归零的HDB3码signal=[];

last_B=-1;

last_V=-1;

j=0;

for i=n/2:n:length(hdb3_signal)

j=j+1;

if hdb3_signal(i)==1|hdb3_signal(i)==-1

signal(j)=1;

if last_B*hdb3_signal(i)==1

signal(j)=0;

if last_V*hdb3_signal(i)==-1

signal(j-3)=0;

end

last_B=hdb3_signal(i);

else

signal(j)=0;

end

end

2.2调试与仿真

首先编写码型编码的代码的时候依照理解的HDB3码的编码规则进行编写代码，完成了双极性的HDB3码，利用bit抽样的时候将每bit中后1/2的抽样点设定为0，才成功调试了正确的双极性的，归零的HDB3码。

运行结果及分析

a.码型编码后的HDB 3码

b.升余弦滚降系统输出的信号

c.进行抽样判决之后，恢复的不归零的HDB3码

d. 码型译码的输出，恢复为欲传送的01bit流

e. 基带后存数系统合成图：

f.运行完程序之后的workspace

（N为欲传送的比特个数，signal为生成的欲传送的01比特流，n为每bit的抽样点数，hdb3_signal为码型编码之后的HDB3码，filtersigna l为经过基带成型网络（升余弦滚降系统）之后的信号，samplesignal为进行抽样判决之后的信号， sinalsg为码型译码恢复

为欲传送的01bit 流）

四、实现信道编码和译码—循环码

1、编码原理

有信息码构成信息多项式

01

1)(m x m x m k k ++=-- ，其中最高幂次为k-1； 用k

n x -乘以信息多项式m(x)，得到的)(x m x k

n -，最高幂次为n-1，该过程相当于把信息码

（

1

-k m ，

2-k m ，……，1m ，0m ）移位到了码字德前k 个信息位，其后是r 个全为零的监

督位；

用g(x)除)(x m x k

n -得到余式r(x),其次数必小于g(x)的次数，即小于（n-k ），将此r(x)加于信息位后做监督位，即将r(x)于

)(x m x k

n -相加，得到的多项式必为一码多项式。

1）有信息码构成信息多项式m(x)=m k-1x k-1+``````m 0 其中高幂次为k-1。

2）用x n-k 乘上信息多项式m(x)，得最高幂次为n-1，做移位。 3）用g(x)除x n-k m(x)和到余式r(x)。 编码过程流程图：

2、译码原理

1）有接收到的y(x)计算伴了随式s(x)。

2）根据伴随式s(x)找出对应的估值错误图样。

3）计算c^(x)=y(x)+e^(x)，得估计码字。若c^(x)= c(x)，则译码正确，否则错误。

由于g(x) 的次数为n - k 次，g(x) 除E(x) 后得余式（即伴随式）的最高次数为n-k-1次，故S(x) 共有2n-k个可能的表达式，每一个表达式对应一个错误格式。可以知道(7,4）循环码的S(x) 共有2(7-4) = 8个可能的表达式，可根据错误图样表来纠正(7,4）循环码中的一位错误。

否

解码过程流程图：

3、纠错原理

由于循环码是一种线性分组码，所以其纠检错能力与线性分组码相当。而线性分组码的最小距离可用来衡量码的抗干扰能力，那么一个码的最小距离就与它的纠检错能力有关。 定理： 对于任一个),(k n 线性分组码，若要在码字内

（1） 检测错误！未找到引用源。个错误，要求码的最小距离1+≥e d ；

（2） 纠正错误！未找到引用源。个错误，要求码的最小距离12+≥t d

；

（3） 纠正错误！未找到引用源。个错误同时检测错误！未找到引用源。个错误，则要求

初始化

由R(x)确定S(x)：错误！未找

到引用源。

S(x)=0，无误码误

由S(x)确定错误图样E(x) 纠错)()()(X R X E x c +=

存储c(x)

数字基带传输系统的设计与仿真 09250419

******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2012年秋季学期 通信系统综合训练 题目：数字基带传输系统的仿真实现 专业班级：09级通信（4）班 姓名：苟新伟 学号：09250419 指导教师：陈海燕 成绩：

摘要 这次通信系统综合训练是以Matlab/Sumulink为工具，实现基带传输系统的仿真与实现。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。 关键词：Matlab/Sumulink；基带传输系统；曼彻斯特码

前言 现代通信的发展趋势为数字化，随着现代通信技术的不断开发，数字调制技术已日趋成熟，在各个领域都得到了广泛的应用和认同。因此本文对数字基带传输系统进行了仿真。现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；这就要借助于功能强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。本文使用的是功能强大的MATLAB软件。 MATLAB是一种使用简便的、特别适用于科学研究和工程计算的高级语言，与其他计算机语言相比，它的特点是简洁和智能化，具有极高的编程和调试效率。通过使用MATLAB工具箱函数对数字调制进行仿真，更能直观彻底的掌握数字通信，数字调制的原理。有助于我们的学习和研究，加深对知识的理解和运用。MATLAB的便利性还体现在它的仿真结果还可以存放到MATLAB 的工作空间里做事后处理。方便我们修改参数对不同情况下的输出结果进行对比。 由于MATLAB和SIMULINK是集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。

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――

数字基带传输系统仿真实验

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,

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 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)

答案 第六章 基带传输系统资料

第六章基带传输系统 1、AMI码的缺点是什么？ 解：不能限制长连O和长连1，不利于时钟提取。 ,CMI码. 2、设数字信号序号为1000010100001111，将其编成AMI，HDB 3 解: AMI:+10000-10+10-10000+1-1+1-1 HDB3: V+|B-000V-B+0B-B+`00V+B-B+B-B+ CMI: 000010101011101000101010111001100 3、带限传输对数字信号有什么影响？码间干扰是怎样形成的？ 解：理论上数字信息的频带为无穷大，这样无限带宽的信号通过实际的信道传输时，由于实际信道带宽有限，信号波形必然会产生失真，从而产生码间干扰. 4、怎样用示波器观察眼图，眼图恶化说明什么含义？ 解：示波器采用外同步，扫描同期必然为TB（码元同期）或TB的整数倍，这样，就在荧光屏上出现一个或几个接收到的均衡波形,由于示波器的余辉作用,使多个波形迭在一起，这样在荧光屏上显示类似人眼的图形。眼图恶化说明信噪比降低，误码率增加. 5、定时抖动同哪些有关定时抖动对PCM通信有什么影响？ 解：定时抖动的原因： ①谐振回路失谐的影响 ②时钟提取电路限幅门限失调或输入信号电平变化。 ③信通噪声和串话干扰 ④信号码型随机组合 抖动的影响：误码率增加 6、某CMI码为11000101110100，将其还原为二进制NRZ码 解：按CMJ码编码规则，还原后的NRZ码为1100101 0→01 1→00和11交替 7、为什么数字通信系统要求误码率低于10-6? 解：当Pe=10-6时，误码信噪比（S/Ne）dB=41.6dB，但若信道误码率高于10-6，如Pe=10-5,则(S/Ne)=31.6dB（Pe增加一个数量级，误码信噪比下降10dB），低于A律压缩特性的最大量化信噪化38dB，所以为保证总的信噪比不因误码噪声而显著下降，信道误码率Pe应低于10-6。 8、再生中继系统的特点是什么？ 解：噪声不积累但误码会积累。 9、为什么要求均衡波形的波峰附近变化要平坦？ 解：均衡波形幅度大且波峰附近变化平坦，即使由于各种原因引起定时抖动（再

数字基带传输系统仿真及性能分析

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。

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

数字基带传输系统的仿真与分析报告

通信工程专业课程设计Ⅲ任务书 院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程专业081班学生姓名赵琪 一、课程设计Ⅲ题目数字基带传输系统的仿真与分析 二、课程设计Ⅲ工作自 2011 年 12 月 26 日起至 2012 年 1 月 13 日止 三、课程设计Ⅲ进行地点: 物理与电信工程学院实验室 四、课程设计Ⅲ的内容要求： 1．分析并理解数字基带传输系统的实现方法。 2. 了解Matlab的使用方法，并利用Maltab建模，分析系统与高斯噪声，码间干扰之间的关系。 3.研究数字基带传输系统的特性。 指导教师李翠华系(教研室)通信工程教研室 接受任务开始执行日期2011年12月26日学生签名

数字基带传输系统的仿真与分析 赵琪 （陕西理工学院电信工程系通信081班，陕西汉中 723003） 指导教师：李翠华 [摘要] MA TLAB 是美国 Mat hworks 公司开发的适合于工程各领域分析设计与复杂计算的软件。SIMUL IN K 仿真工具包是 MA TLAB 的一个附加组件 , 是实现动态系统建摸、仿真和分析的一个集成环境。 数字基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器、抽样判决器和同步系统等部件组成。文中应用 SIMUL IN K 实现了数字信号基带传输系统仿真。 [关键词]数字通信系统; 计算机辅助实验; 计算机仿真

Digital baseband transmission system simulation and analysis Zhao Qi (Grade08,Class1,Major of Communication Engineering，Dept. of E.I.of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China) Tutor: Li Cuihua [Abstract] MA TLAB is Mat hworks developed for all areas of engineering analysis and design software and complex calculations. SIMUL IN K MA TLAB Simulation Toolkit is an add-on, touch is to build dynamic systems, simulation and analysis of an integrated environment. Digital baseband transmission system is mainly formed by the channel signal device, channel, receiver filter, sampling device and decision synchronization system and other components. Paper application SIMUL IN K to achieve a baseband digital signal transmission system simulation. [Key words] Digital communication systems; computer-aided experiments; computer simulation

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，

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)

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

数字基带传输系统作业题及答案

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。

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

基于SIMULINK的基带传输系统的仿真

通信系统建模与仿真课程设计2009 级通信工程专业0913071班级 题目基于SIMULINK的基带传输系统的仿真姓名学号 指导教师闫利超胡娟 2012年5月21日

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基带传输系统的模型及原理 （1）系统模型 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。 码间干扰及噪声干扰将造成基带传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。 （1）产生码间干扰的原因：由于基带信号受传输时延的影响，信号波形将被延迟进而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 解决方案：要求基带传输系统满足奈奎斯特准则： (/)s k H f k T +∞ =-∞-=∑常数（2）产生噪声干扰的原因：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

3.基带系统设计方案 （1）信源 信息传播过程简单地描述为：信源→信道→信宿。其中，“信源”是信息的发布者，即上载者；“信宿”是信息的接收者，即最终用户。在传统的信息传播过程中，对信源的资格有严格的限制，通常是广播电台、电视台等机构，采用的是有中心的结构。而在计算机网络中，对信源的资格并无特殊限制，任何一个上网者都可以成为信源 1）常见的基带信号波形有：单极性波形、双极性波形、单极性归零波形和双极性归零波形。双极性波形可用正负电平的脉冲分别表示二进制码“1”和“0”，故当“1”和“O”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，且在接收端恢复信号的判决电平为零，抗干扰能力较强。而单极性波形的极性单一，虽然易于用TTL ，CMOS 电路产生，但直流分量大，要求传输线路具有直流传输能力，不利于信道传输。 2）归零信号的占空比小于1，即：电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，这样的波形有利于同步脉冲的提取。 3）基于以上考虑采用双极性归零码——曼彻斯特码作为基带信号。 （2）发送滤波器和接收滤波器 滤波器（fil ter ），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 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*()()R T G f G f =,同时系统函数满足：()()()T R H f G f G f =考虑在t0时刻取样，上述方程改写*()()R T G f G f =，*()()()T T H f G f G f =，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发送端和接收端的滤

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

通信原理实验报告,简单基带传输系统分析,二进制键控系统2ASK与2FSK分析

实验一 简单基带传输系统分析 实验目的 通过本次实验，旨在达到以下目的： 1．结合实践，加强对数字基带通信系统原理和分析方法的掌握； 2．掌握系统时域波形分析、功率谱分析和眼图分析的方法； 3．进一步熟悉systemview 软件的使用，掌握主要操作步骤。 实验内容 构造一个简单示意性基带传输系统。以双极性PN 码发生器模拟一个数据信源，码速率为100bit/s ，低通型信道中的噪声为加性高斯噪声（标准差＝0.3v ）。要求： 1．观测接收输入和低通滤波器输出的时域波形； 2．观测接收滤波器输出的眼图； 3．观测接收输入和滤波输出的功率谱； 4．比较原基带信号波形和判决恢复的基带信号波形。 实验原理 简单的基带传输系统原理框图如图2-1-1所示，该系统并不是无码间干扰设计的，为使基带信号能量更为集中，形成滤波器采用高斯滤波器。 实验结果及分析 1. 数字基带传输系统仿真电路图； 说明：Token0是PN 信号源，Rate=100Hz ；Token1为高斯脉冲形成滤波器， PN 码 发生器 低 通 高 斯 噪声源 加性高斯低通型信道 图2-1-1 简单基带传输系统组成框图 ＋ 形 成 滤波器 接 收 判 决

其作用是压缩输入信号频带，使信号有利于传输；Token3是信道加性高斯噪声源Std Dev=0.3，；Token4是低通滤波器，带宽为200Hz；Token5是抽样器，频率为100Hz，为PN信号带宽的两倍，已满足抽样定理；Token7是判决器。 2.获得信源的PN码输出波形、经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形、滤 波器输入端信号波形、抽样判决器输出端恢复的基带信号波形； PN码输出波形：Amp=1v，Offset=0v，Rate=100Hz，Levels=2，Phase=0deg。 经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形：此滤波器的作用是压缩输入信号频带，从图中可以观察到，下降沿（上升沿）变得相对缓慢，这是由于滤波器滤除了部分高频分量。 滤波器输入端信号波形：由于在信道中存在噪声，从而使得此处输入波形产生波纹。

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。