通信系统课程设计-基于MATLAB的数字基带传输系统及数字调制的仿真
课程设计说明书
设计及说明主要结果
目录
前言 (2)
MATLAB软件简介 (2)
数字基带传输系统仿真 (5)
1.1数字基带传输系统简介 (5)
1.2 数字基带信号 (7)
1.2.1 数字基带信号的要求 (7)
1.2.2 数字基带信号 (8)
1.2.3 常用的基带传输码型 (9)
1.3实验原理 (12)
1.3.1数字通信系统模型 (12)
1.3.2数字基带传输系统模型 (12)
1.4实验内容 (13)
1.4.1 余弦滚降基带传输系统 (13)
1.4.2 眼图 (14)
1.5总结 (17)
数字调制系统仿真
前言 (17)
2.1二进制频移键控（2FSK） (17)
2FSK信号的产生 (17)
2FSK解调原理 (19)
2FSK调制与解调基于MATLAB仿真 (20)
2.2二进制振幅键控(2ASK） (23)
2ASK调制与解调基于MATLAB仿真 (25)
2.3二进制相移键控(2PSK） (27)
2PSK原理 (27)
2PSK基于MATLAB的仿真 (29)
2.4四进制相移键控(4PSK） (33)
4PSK信号的产生与解调 (33)
4PSK基于MATLAB的仿真 (34)
2.5十六进制正交幅度调制(16QAM） (42)
正交调制及相干解调原理框图 (42)
16QAM调制与解调基于MATLAB的仿真 (43)
2.6.心得 (48)
参考文献： (49)
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可以得到与真实环境十分接近的结果，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。通信原理计算机仿真实验，是对数字基带传输系统的仿真。仿真工具是MATLAB程序设计语言。MATLAB是一种先进的高技术程序设计语言，主要用于数值计算及可视化图形处理。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编程工具。运用MATLAB，可以对数字基带传输系统进行较为全面地研究。为了使本科类学生学好通信课程，我们进行了试点，通过课程设计的方式针对通信原理的很多内容进行了仿真。
MATLAB软件简介
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一
个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB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等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB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。MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：
●数值分析
●数值和符号计算
●工程与科学绘图
●控制系统的设计与仿真
●数字图像处理技术
●数字信号处理技术
●通讯系统设计与仿真
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。
综上所述，Matlab 语言有如下特点：
1．编程效率高它是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言编写程序，且比 Basic、 Fortran 和 C 等语言更加接近我们书写计算公式的思维方式， Matlab 用编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。因此，Matlab 语言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言由于它编写简单，所以编程效率高，易学易懂。
2．用户使用方便 Matlab 语言是一种解释执行的语言（在没被专门的工具编译之前），它灵活、方便，其调试程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。人们用任何一种语言编写程序和调试程序一般都要经过四个步骤：编辑、编译、连接以及执行和调试。各个步骤之间是顺序关系，编程的过程就是在它们之间作瀑布型的循环。 Matlab 语言与其它语言相比，较好地解决了上述问题，把编辑、编译、连接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错
误、语法错误以至语意错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，可以说在编程和调试过程中它是一种比 VB 还要简单的语言。具体地说，Matlab 运行时，如直接在命令行输入 Mailab 语句（命令），包括调用 M 文件的语句，每输入一条语句，就立即对其进行处理，完成绩译、连接和运行的全过程。又如，将 Matlab 源程序编辑为 M 文
件，由于 Mat1ab 磁盘文件也是 M 文件，所以编辑后的源文件就可直接运行，而不需进行编译和连接。在运行 M 文件时，如果有错，计算机屏幕上会给出详细的出锗信息，用户经修改后再执行，直到正确为止。所以可以说，Mat1ab 语言不仅是一种语言，广义上讲是一种该语言开发系统，即语言调试系统。
3．扩充能力强 Matlab 语言有丰富的库函数，在进行复杂的数学运算时可以直接调用，而且 Matlab 的库函数同用户文件在形成上一样，所以用户文件也可作为 Matlab 的库函数来调用。因而，用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数，以便提高 Matlab 使用效率和扩充它的功能。另外，为了充分利用 Fortran、C 等语言的资源，包括用户已编好的 Fortran，语言程序， C 通过建立 Me 调文件的形式，混合编程，方便地调用有关的 Fortran，C 语言的子程序。
4．语句简单，内涵丰富 Mat1ab 语言中最基本最重要的成分是函数，其一般形式为「a，6，c……] = fun （d，e，f，……），即一个函数由函数名，输入变量 d，e，f,……和输出变量 a，b，c……组成，同一函数名 F，不同数目的输入变量（包括无输入变量）及不同数目的输出变量，代表着不同的含义（有点像面向对象中的多态性。这不仅使Matlab 的库函数功能更丰富，而大大减少了需要的磁盘空间，使得Matlab 编写的 M 文件简单、短小而高效。
5．高效方便的矩阵和数组运算 Matlab 语言象 Basic、Fortran 和 C 语言一样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符，而且这些运算符大部分可以毫无改变地照搬到数组间的运算，有些如算术运算符只要增加“·”就可用于数组间的运算，另外，它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。在此基础上，高版本的 Matlab 已逐步扩展到科学及工程计算的其它领域。因此，不久的将来，它一定能名符其实地成为“万能演算纸式的”科学算法语言。
6．方便的绘图功能 Matlab 的绘图是十分方便的，它有一系列绘图函数（命令），例如线性坐标、对数坐标，半对数坐标及极坐标，均只需调用不同的绘图函数（命令），在图上标出图题、XY 轴标注，格（栅）绘制也只需调用相应的命令，简单易行。另外，在调用绘图函数时调整自变量可绘出不变颜色的点、线、复线或多重线。这种为科学研究着想的设计是通用的编程语言所不及的。总之，Matlab 语言的设计思想可以说代表了当前计算机高级语言的发展方向。
数字基带传输系统仿真
1.1数字基带传输系统
数字基带传输系统的介绍在数字传输系统中，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。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1-1 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1-1 数字基带传输系统模型
数字基带传输系统的输入信号是由终端设备或编码设备产生的二进制脉冲序列，通常是单极性的矩形脉冲信号（NRZ 码）。为了使这种信号适合于信道的传输，一般要经过码形变换器，把单极性的二进制脉冲变成双极性脉冲（如AMI 码或3 HDB 码）。发送滤波器对码脉冲进行波形变换，以减小信号在基带传输系统中传输时产生的码间串扰。信号在传输过程中，由于信道特性不理想及加性噪声的影响，会使接收到的信号波形产生失真，为了减小失真对信号的影响，接收信号首先进入接收滤波器滤波，然后再经均衡器对失真信号进行校正，最后由取样判决器恢复数字基带脉冲序列。目前，虽然在实际使用的数字通信系统中，基带传输方式不如数字载波传输方式那样应用广泛，但由于数字基带传输系统是数字通信系统中最基本的传输方式，而且从理论上来说，任何一种线性载波传输系统都可以等效为基带传输系统，因此理解数字信号的基带传输过程十分重要。数字基带信号有二元码和三元码，有归零码和非归零码等，有的具有直流分量，在波形上具有不同的特点，他们有不同的特点，有的低频成份多，有的高频成份多，有的具有直流分量，有的占有带宽等，所有这些在波形处理时会对一些学生产生模糊的概念，针对本科类的学生要求，他们如何理解、辨别、掌握这些信号波形的特点，同时可以让学生在仿真过程中对通信原理的各种概念加深理解。另外，此仿真实验只需在计算机的虚拟实验室即可，不受实验场地、环境的限制。
软件的功能主要有：
1）实现各种常用码型的数字基带信号仿真；
2）能产生随机的数字信号序列，具有普遍性；
3)能绘制直观、清晰、准确、可靠的数字基带信号仿真图形；
4)要对相应的码型的特点进行相应的描述。
图1-2 仿真结构图
在通信中，数字基带信号有多种码型表示，它们在传输过程中有随机性，为用让这种波形描述具有普遍性，m 序列伪随机码来作为码型的仿真数字序列。利用MATLAB 软件仿真出每一种码型，让学生通过仿真软件的使用，加深对码和波形的理解。
1.2 数字基带信号
1.2.1 数字基带信号的要求
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）数字基带信号应不含有直流分量，且低频及高频分量也应尽量的少。在基带传输系统中，往往存在着隔直电容及耦合变压器，不利于直流及低频分量的传输。此外，高频分量的衰减随传输距离的增加会快速地增大，另一方面，过多的高频分量还会引起话路之间的串扰，因此希望数字基带信号中的高频分量也要尽量的少。
（2）数字基带信号中应含有足够大的定时信息分量。基带传输系统在接收端进行取样、判决、再生原始数字基带信号时，必须有取样定时脉冲。一般来说，这种定时脉冲信号是从数字基带信号中直接提取的。这就要求数字基带信号中含有或经过简单处理后含有定时脉冲信号的线谱分量，以便同步电路提取。实际经验告诉我们，所传输的信号中不仅要有定时分量，而且定时分量还必须具有足够大的能量，才能保证同步提取电路稳定可靠的工作。
（3）基带传输的信号码型应对任何信源具有透明性，即与信源的统计特
性无关。这一点也是为了便于定时信息的提取而提出的。信源的编码序列中，有时候会出现长时间连“0”的情况，这使接收端在较长的时间段内无信号，因而同步提取电路无法工作。为避免出现这种现象，基带传输码型必须保证在任何情况下都能使序列中“1”和“0”出现的概率基本相同，且不出现长连“1”或“0”的情况。当然，这要通过码型变换过程来实现。码型变换实际上是把数字信息用电脉冲信号重新表示的过程。此外，选择的基带传输信号码型还应有利于提高系统的传输效率；具有较强的抗噪声和码间串扰的能力及自检能力。实际系统中常常根据通信距离和传输方式等不同的要求，选择合适的基带码型。
1.2.2 数字基带信号
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，这是由于矩形脉冲易于产生和处理。下面我们就以矩形脉冲为例，介绍常用的几种数字基带信号波形。
。（1）.单极性波形（NRZ）这是一种最简单的二进制数字基带信号波形。这种波形用正（或负）电平和零电平分别表示二进制码元的“1”码和“0”码，也就是用脉冲的有无来表示码元的“1”和“0”，这种波形的特点是脉冲的极性单一，有直流分量，且脉冲之间无空隙，即脉冲的宽度等于码元宽度。故这种脉冲又称为不归零码（NRZ ---NonReturn to Zero）NRZ波形一般用于近距离的电传机之间的信号传输。
（2）双极性波形在双极性波形中，用正电平和负电平分别表示二进制码元的“1”码和“0”码，这种波形的脉冲之间也无空隙。此外，从信源的统计规律来看，“1”码和“0”码出现的概率相等，所以这种波形无直流分量。同时这种波形具有较强的抗干扰能力。故双极性波形在基带传输系统中应用广泛。
（3）单极性归零波形（RZ）这种波形的特点是脉冲的宽度（τ ）小于码元的宽度（T ），每个电脉冲在小于码元宽度的时间内总要回到零电平，故这种波形又称为归零波（RZ---Return to Zero）。归零波形由于码元间隔明显，因此有利于定时信息的提取。但单极性RZ波形中仍含有直流分量，且由于脉冲变窄，码元能量减小，因而在匹配接收时，输出信噪比较不归零波形的低。
（4）双极性归零波形这种波形是用正电平和负电平分别表示二进制码元的“1”码和“0”码，但每个电脉冲在小于码元宽度的时间内都要回到零电平，这种波形兼有双极性波形和归零波形的特点。
（5）差分波形（相对码波形）信息码元与脉冲电平之间的对应关系是固定不变的（绝对的），故称这些波形为绝对码波形，信息码也称为绝对码。所谓差分波形是一种把信息码元“1”和“0”反映在相邻信号码元的相对电平变化上的波形，差分波形中，码元“1”和“0”分别用电平的跳变和不变来表示，即用相邻信号码元的相对电平来表示码元“1”和“0”，故差分波形也称为相对码波形。差分波形也可以看成是差分码序列bn 对应的绝对码波形，差分码bn 与绝对码an之间的关系可用以下的编码方程表示bnbn1 ⊕an （1.1）式中，⊕为模2和运算符号。由上式看出，当绝对码an 每出现一个“1”码时，差分码bn电平变化一次；当an 出现“0”码时，差分码bn 电平与前一码元bn-1 相同。可见，bn 前后码元取值的变化代表了原信码n a 中的“1”和“0”。由式（1.1）可以导出译码方程为an bn-1⊕bn （1.2）由上式可看出，译码时只要检查前后码元电平是否有变化就可以判决发送的是“1”码还是“0”码。
（6）多电平脉冲波形（多进制波形）上述各种波形都是二进制波形，实际上还存在多电平脉冲波形，也称为多进制波形。这种波形的取值不是两值而是多值的。例如，代表四种状态的四电平脉冲波形，每种电平可用两位二进制码元来表示，如00 代表-3E，代表-E，代01 10表E，11 代表3E，这种波形一般在高速数据传输系统中用来压缩码元速率，提高系统的频带利用率。但在相同信号功率的条件下，多进制传输系统的抗干扰性能不如二进制系统。1.2.3 常用的基带传输码型
前面提到，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--- 3 HDB码、分相码---Manchester 码、传号反转码---CMI 码以及4B3T 码等。下面我们详细地介绍这些码型。
1、传号交替反转码---AMI 码
（AMI Alternate Mark Inversion）码又称为平衡对称码。这种码的编码规则是：把码元序列中的“1”码变为极性交替变化的传输码1、-1、1、-1、…，而码元
序列中的“0”码保持不变。
例如：码元序列：1 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 00
AMI码：1 00-110-101-11-100
由AMI 码的编码规则可以看出，由于1和-1各占一半，因此，这种码中无直流分量，且其低频和高频分量也较少，信号的能量主要集中在2 T f 处，其中Tf 为码元速率。此外，AMI 码编码过程中，将一个二进制符号变成了一个三进制符号，即这种码脉冲有三种电平，因此我们把这种码称为伪三电平码，也称为1B/1T 码型。AMI码除了上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点。但是AMI码有一个重要的缺陷，就是当码元序列中出现长连“0”时，会造成提取定时信号的困难，因而实际系统中常采用AMI 码的改进型HDB3码。
2、HDB3 码
HDB3 （High Density Bipolar 3）是三阶高密度双极性码，它是为了克服传输波形中出现长连“0”码情况而设计的AMI 码的改进型。
HDB3 码的编码规则是：1把码元序列进行AMI 编码，然后去检查AMI 码中连0 的个数，如果没有四个以上（包括四个）连0 串时，则这时的AMI 码就是3 HDB 码。2如果出现四个以上连0 串时，则将每4 个连0 小段的第4 个0变成与其前一个非0 码（1 或-1）相同的码。显然，这个码破坏了“极性交替反转”的规则，因而称其为破坏码，用符号V 表示（即1 记为V，记为-V）-1 。3为了使附加V 码后的序列中仍不含直流分量，必须保证相邻的V 码极性交替。这一点，当相邻的V 码之间有奇数个非0 码时，是能得到保证的；但当相邻的V 码之间有偶数个非0 码时，则得不到保证。这时再将该连0 小段中的第1 个0 变成B 或-B，B 的极性与其前一个非0 码相反，并让后面的非零码从V 码后开始再极性交替变化。
例如：码元序列： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 1 000 0 1 1
AMI 码： 1 0000 -1 0 1 0 0 0 0 –1 000 0 1–1
HDB3 码：1 000V -1 0 1 -B00-V 1 000V -1 1
上例中，第1个V码和第2个V码之间，有2个非0 码（偶数），故将第2个4 连0小段中的第1个0变成-B；第2个V码和第3个V码之间，有
1个非0码（奇数），不需变化。最后可看出，HDB3 码中，V码与其前一个非0码（1 或-1）极性相同，起破坏作用；相邻的V码极性交替；除V码外，包括B码在内的所有非0码极性交替。
虽然HDB3 码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从编码过程中可以看出，每一个V码总是与其前一个非0码（包括B码在内）同极性，因此从收到的码序列中可以很容易地找到破坏点V码，于是可断定V码及其前3个码都为0码，再将所有的-1变为1后，便可恢复原始信息代码。
HDB3码的特点是明显的，它既保留AMI码无直流分量，便于直接传输的优点，又克服了长连0串（连0的个数最多3个）的出现，HDB3 码的频谱中既消除了直流和甚低频分量，又消除了方波中的高频分量，非常适合基带传输系统的特性要求。因此，HDB3码是目前实际系统中应用最广泛的码型。虽然HDB3码比AMI 码的性能更好，但它仍属于1B/1T 码型。
（3）曼彻斯特Manchester码
曼彻斯特码又称数字双相码或分相码，曼彻斯特码用一个周期的方波来代表码元“1”，而用它的反相波形来代表码元“0”。这种码在每个码元的中心部位都发生电平跳变，因此有利于定时同步信号的提取，而且定时分量的大小不受信源统计特性的影响。曼彻斯特码中，由于正负脉冲各占一半，因此无直流分量，但这种码占用的频带增加了一倍。曼彻斯特码适合在较短距离的同轴电缆信道上传输。
（4）CMI 码CMI 码称为传号反转码。
在CMI 码中，“1”码（传号）交替地用正、负电平脉冲来表示，而“0”码则用固定相位的一个周期方波表示，CMI 码和曼彻斯特码相似，不含有直流分量，且易于提取同步信号。CMI 码的另一个特点是具有一定的误码检测能力。这是因为，CMI 码中的“1”码相当于用交替的“00”和“11”两位码组表示，而“0”码则固定地用“01” 码组表示。正常情况下，序列中不会出现“10”码组，且“00”和“11”码组连续出现的情况也不会发生，这种相关性可以用来检测因干扰而产生的部分错码。根据原CCITT 的建议，CMI码可用作脉冲编码调制四次群的接口码型以及速率低于8448 kb / s的光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）4 B/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。 4B/3T 码的变换过程中需要同步信号，变换电路比较复杂，故一般较少采用。 1.3实验原理
1.3.1数字通信系统模型
1.3.2数字基带传输系统模型
数字通信系统模型
信源
信 源 编码器
信道 编码器
数字 调制器
数字 解调器
信道 译码器
信 源 译码器
信宿
信道
噪声
数字信源
数字信宿
编码信道
)()()()(ωωωωR T G C G H =)()()(t n nT t g a t r R s R n n +-=∑
∞-∞=ωωπd e H t g jwt R ?∞∞-=)(21)(
1.4实验内容
1.4.1 余弦滚降基带传输系统
升余弦滚降传输特性H (ω)可表示为
)
()()(10ωωωH H H +=
H (ω)是对截止频率ωb 的理想低通特性H 0(ω)按H １(ω)的滚降特性进行“圆滑”得到的，H 1(ω)对于ωb 具有奇对称的幅度特性，其上、下截止角频率分别为ωb +ω1、ωb -ω1。它的选取可根据需要选择，升余弦滚降传输特性H 1(ω)采用余弦函数， 此时H (ω)为
a
称为滚降系数。
余弦滚降系统基于matlab 仿真源程序如下:
% 数字基带信号传输 码间串扰 升余弦滚降系统的频谱及其时域波形 % 文件名 syx_gunjiang.m Ts=1; N=17; dt=Ts/N;
df=1.0/(20.0*Ts); t=-10*Ts:dt:10*Ts; f=-2/Ts:df:2/Ts; a=[0,0.5,1];
for n=1:length(a)
for k=1:length(f)
if abs(f(k))>0.5*(1+a(n))/Ts Xf(n,k)=0;
elseif abs(f(k))<0.5*(1-a(n))/Ts Xf(n,k)=Ts; else
Xf(n,k)=0.5*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))-0.5*(1-a(n))/Ts))); end; end;
xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(1-4*a(n)^2*t.^2/Ts ^2+eps); end
subplot(211);
plot(f,Xf);
axis([-1 1 0 1.2]);
xlabel('f/Ts');
ylabel('升余弦滚降系统的频谱');
legend('α=0','α=0.5','α=1');
subplot(212);
plot(t,xt);
axis([-10 10 -0.5 1.1]);
xlabel('t');
ylabel('升余弦滚降系统的时域波形');
legend('α=0','α=0.5','α=1');
程序运行结果如下图所示：
在上述运行结果中我们可以看出，频域波形在滚降段中心频率处呈奇对称特性，满足奈奎斯特第一准则。图可证明，滚降系数越大，超出奈奎斯特带宽的扩展量越大，要求带宽增大。
时域波形中，滚降系数越大，波形的拖尾衰减越快，对位定时精度要求越低。
1.4.2 眼图
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。观察眼图的方法是：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，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“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。眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱。“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰，“眼睛”将张开得更小。与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正。噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。
（ 1 ）最佳抽样时刻应在“眼睛” 张开最大的时刻。
（ 2 ）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大，对定时误差就越灵敏。
（ 3 ）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。
（ 4 ）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。
（ 5 ）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。
（ 6 ）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。
升余弦滚降系统眼图程序段如下：
% 数字基带信号波形及其眼图
% 文件名：eye.m
Ts=1;
N=15;
eye_num=6;
a=1;
N_data=1000;
dt=Ts/N;
t=-3*Ts:dt:3*Ts;
% 产生双极性数字信号
d=sign(randn(1,N_data));
dd=sigexpand(d,N); %
% 基带系统冲击响应（升余弦）
ht=sinc(t/Ts).*(cos(a*pi*t/Ts))./(1-4*a^2*t.^2/Ts^2+eps);
st=conv(dd,ht);
tt=-3*Ts:dt:(N_data+3)*N*dt-dt;
subplot(211)
plot(tt,st);
axis([0 20 -1.2 1.2]);
xlabel('t/Ts');
ylabel('基带信号');
subplot(212)
% 画眼图
ss=zeros(1,eye_num*N);
ttt=0:dt:eye_num*N*dt-dt;
for k=3:50
ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N);
drawnow;
plot(ttt,ss);
hold on;
end;
xlabel('t/Ts');
ylabel('基带信号眼图');
% 将输入的序列扩成间隔为N-1个0的序列
function[out]=sigexpand(d,M)
N=length(d);
out=zeros(M,N);
out(1,:)=d;
out=reshape(out,1,M*N);
程序运行后仿真结果如下：
如图，波形幅度没有衰减，无码间串扰。可通过抽样判决后还原接收信号。
若干段数字基带波形叠加后形成眼图形状。眼图“眼睛”张开越大，眼图越端正，表示码间串扰越小。上图为理想状态下的眼图，不存在码间串扰。
1.5总结
本次实验主要是利用MATLAB 软件来进行数字基带通信系统的仿真。在整个实验过程中，存在着以下几个问题。
1、刚开始对系统的整体构成不是很熟悉，思维比较模糊，后来和其他小组同学进行了交流，明白了整个系统的构成。知道了程序设计的步骤和流程。
2、由于是对于Matlab 软件使用不熟练，所以没有过多采用老师建议的simulink 仿真，这个在下次实验中我们会继续研究和努力。
3、鉴于我们是一个大程序的书写，在运行中总会存在问题，是结果运行不出来。我们刚开始是采用分部运行，逐次更改错误，后来经过同学们共同的努力，我们学会了使用断点来查找错误和单步运行程序，这对我们以后的实验有很大的帮助。
4、我们对整个实验的结果在仿真前没有大体的概念，导致我们面对仿真结果也难以判断正误。由于知识掌握的不牢固，使我们在编程过程中存在了理解的偏差。今后我们要扎实基础，对于系统的过程了如指掌。遇到不会的，先查书自己解决，实在不行，再互相讨论。
前言
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带 通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制,以使信号与信道的特性相匹配。 这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是属正弦波调制。但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。在数字通信的三种调制方式（ASK 、FSK 、PSK)中，就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是PSK 系统最佳。所以PSK 在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。
数字调制系统仿真
2.1二进制频移键控（2FSK ） 2FSK 信号的产生:
2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为
{
)cos()cos(21122)(θωθω?++=t A t A FSK t 时
发送时发送"1""0"
式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112
f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种：
（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a ）所示。 （2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b ）所示。
这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。
(a)
(b)
2FSK 信号产生原理图
由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即
)
cos(])([)cos(])([)
cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθω?+-++-=+++=∑∑∞
-∞
=∞
-∞
=t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK
其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。
{
P ,0P
11概率，概率-=
n a
{
P 1,0P
1-=
概率，概率n a
其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。
2、2FSK 信号的频谱特性：
由于相位离散的2FSK 信号可看成是两个2ASK 信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即
)]
()()()([]|)(||)(||)(||)([|)
()()(2211161
222221211622221f f f f f f f f T f f Sa T f f Sa T f f Sa T f f Sa f S f S f S S S S S T ASK ASK FSK S
++-+++-+++-+++-=+=δδδδππππ
2FSK 信号带宽为 s s FSK R f f f f f B 2||2||21212+-=+-≈ 式中，s s f R =是基带信号的带宽。
2FSK 解调原理：
仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。 其非相干检测解调框图如下
M 信号非相干检测解调框图 当k=m 时检测器采样值为：
当k ≠m 时在样本
和
中的信号分量将是0，只要相继频率之间的频率间隔
是,就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。其中噪声样本{}和{}都是零均值，具有相等的方差
对于平方律检测器而言，即先计算平方包络
并取其最大值信号。
二进制FSK系统的理论误码率与信噪比的关系给出如下
2FSK调制与解调基于MATLAB仿真:
2FSK基于MATLAB的程序
2FSK基于MATLAB的程序代码
fs=2000; %采样频率
dt=1/fs;
f1=20;
f2=120; %两个信号的频率
a=round(rand(1,10)); %随机信号
g1=a
g2=~a; %信号反转，和g1反向
g11=(ones(1,2000))'*g1; %抽样
g1a=g11(:)';
g21=(ones(1,2000))'*g2;
g2a=g21(:)';
t=0:dt:10-dt;
t1=length(t);
fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);
fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);
fsk=fsk1+fsk2; %产生的信号
no=0.01*randn(1,t1); %噪声
sn=fsk+no;
subplot(311);
数字基带传输系统预习报告
数字基带传输系统预习报告 一实验原理 1 学习matlab 的使用，学会使用matlab 进行系统仿真 2 熟悉基带传输系统的结构，了解各部分模块的功能 3掌握带限基带系统的仿真和性能分析 4通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量 二 实验原理 1数字基带系统模型 假设{}n a 为发送滤波器的输入符号序列 则发送滤波器输入 发送滤波器输出 发送滤波器传输特性为GT （ω） 接收滤波器输出信号 发送滤波器 传输信道 接收滤波器 抽样判决 噪声源 位定时提取 )1()()(∑-=∞-∞=n s n nT t a t d δ)2()()(∑-=∞-∞=n s T n nT t g a t s ?=∞∞-ωωπωd e G t g t j T T )(21)()()()(t n nT t g a t r R n s R n +∑-=∞-∞=?=∞∞-ωωωωπ ωd e G C G t g t j R T R )()()(21)(
如果位同步理想，则抽样时刻为nT ，若序列为有限，长为N ，则抽样点数值 n=0—N-1 星座图 判决为 {}’n a 2无码间干扰的基带传输特性 奈奎斯特第一准则 按余弦滚降的传输特性表示为 3 最佳基带传输系统 发送滤波器的传输函数为GT(ω) ，信道的传输函数为C(ω) ，接收滤波器的传输函数为 GR(ω) ，其基带传输系统的总传输特性表示为 21 )()()() (*)() ()()(w H w G w G w G w G w G w G w H R T T R R T ====则 配 与发送信号频谱共轭匹接收滤波器的频率特性 由于最佳基带系统要求 三实验预习问题 1什么是调制？调制在通信系统中的作用是什么？ 调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。调制的作用 1）使已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配，以提高传输的性能 2）把多个基带信号搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。 3）扩展信号带宽，提高系统抗干扰能力还可以实现传输带宽和信噪比的互换 2对正弦波载波，有几种调制方式？写出常用的调制名称和英文缩写。 振幅键控 Amplitude Shfit Keying 频移键控Frequency Shfit Keying 相移键控 Phase Shfit ???????>≤∑=+=s s i s s eq T T T T i H H πωπωπωω0)2()(?????-+=0)](2sin 1[2)(ωπαωs s s s T T T T H s T παω)1(0-<≤s s T T παωπα)1()1(+<≤-s T π αω)1(+≥222/41/cos //sin )(s s s s T t T t T t T t t h ααπππ-?=
常用数字基带调制的Simulink仿真与波形
介绍PSK 1. PAM 仿真Mod 但P 由于 示波常绍多种常用K 、FSK 、DP PAM 调制 M ，Pulse Am 真其4PAM dulator 模块PAM 调制后于是离散信 波器波形如常用数字的数字基带PSK 多种调mplitude M 发射机模型块调制后的后的虚部其号，需要加下： 字基带调制带调制的Si 制方式。 odulation ，型如下图所信号一般为实为0，因加 unbuffer 制的Sim mulink 模块即脉冲幅度示： 为complex 信因此只需要用 才能通过示mulink 仿块仿真和波度调制，或信号，一般需用Complex 示波器观察仿真与波形波形，包括P 或叫做幅度键需要sin 和c x to Real ‐ima 察。 形 PAM 、QAM 键控。Simu cos 两路载波ag 取其实部M 、ulink 波，部。
子图4PA 载波2. PSK 下图仿真可以实部 接用图1是原始AM 映射后的波后的待发PSK 信号 K ，phase sh 图所示： 真波形图如以看出，00部和虚部分 用复载波信始比特信号，的信号，即发送信号。 ift keying ，下： 0,01,10,11分分别用cos 信号载波后取由于M=4即00,01,10,1即相移键控分别被映射和sin 信号载 取实部（一4，因此211分别对应控调制。QP 射为1+i ，‐1载波后相加一般基于 ma 个bit 为1应着幅度为PSK 调制的+i ，1‐i ，‐1加，这相当于atlab 脚本的个symbol 。‐3,‐1,3,1。simulink 发‐i ，相邻相于QPSK 调制 的仿真会采子图2是经子图3即经发射机模型图相位差为π/制后的信号 采用这种形式经过经过图如 /2 。号直式）。
模拟通信系统与数字通信系统的设计与仿真分析解析
广西科技大学 课程设计说明书 课题名称：模拟通信系统与数字通信系统的设计与仿真 院（系）：计算机科学与通信工程学院 专业：通信工程 班级：121班 学生姓名：王永源 学号： 201200402016 指导教师：陈艳 2015年1月20日
目录 第一章课程设计的任务说明 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2课程设计要求 (1) 第二章 MATLAB/SIMULINK简介 (3) 第三章设计原理 (5) 3.1通信系统设计一般模型 (5) 3.2模拟通信系统 (5) 3.3数字通信系统 (5) 第四章 DSB的基本原理与实现 (6) 4.1 DSB信号的模型 (6) 4.2 DSB信号调制过程分析 (7) 第五章 PCM的基本原理与实现 (8) 5.1 PCM原理 (8) 5.2 PCM编码介绍 (8) 5.3 PCM编码电路设计 (12) 第六章 2ASK的基本原理及实现 (16) 6.2 ASK调制基本原理 (16) 6.2 2ASK的产生 (16) 6.3 2ASK解调 (17) 6.4 2ASK功率谱及带宽 (18) 第七章 Smulink的模型建立和仿真 (19) 7.1 模拟通信系统仿真图 (19) 7.2 数字通信系统仿真图 (22) 7.3 模拟通信系统仿真效果图 (23) 7.4 数字通信系统仿真效果图 (26) 第八章结束语 (27) 参考文献 (28)
第一章课程设计任务说明 1.1课程设计的目的 （1）通过利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。 （2）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，熟悉模拟DSB、SSB、VSB和数字2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的调制与解调方法。 （3）通过实验掌握模拟信号转换为数字信号的方法和步骤。 （4）更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。 1.2 课程设计的要求 1.2.1模拟信号通信系统 （1）输入：输入模拟信号（例如正弦型单音频信号等），给出其时域波形和功率谱密度。 （2）调制：对输入的模拟信号进行DSB、SSB、PM（三选一）调制；给出调制后信号的时域波形和功率谱密度。 （3）信道：假定信道属于加性高斯信道，或自行设计。 （4）解调： DSB、SSB、PM（与所选调制方式相对应）解调，仿真获得该系统的输出波形，并得到该模拟传输系统的性能指标，即该系统的输出信噪比随输入信噪比的变化曲线。 图1-1 模拟信号调制解调模型图 1.2.2数字信号通信系统 （1）输入：首先输入模拟信号，给出此模拟信号的时域波形。 （2）数字化：将模拟信号进行数字化，得到数字信号，可以选择PCM编码。
数字调制传输系统
第七章数字信号的调制传输 本章教学基本要求： 掌握：1. 二进制数字调制基本原理 2. 几种调制方式的特点、性能对比 3. 会画2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形图 理解：多进制数字调制的几种方式 本章核心内容： 一、数字频带传输系统基本结构 二、模拟调制原理和频分复用 三、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系统的调制和解调原理 四、二进制数字调制系统抗噪声性能和系统性能比较 五、简介其他数字调制系统 重点：二进制数字调制的基本原理；二进制数字调制的抗噪性能分析及比较； 难点：二进制数字调制的抗噪性能分析及比较 学时安排：6学时 引言：前一章介绍的数字基带传输系统,?是将信源发出的信息码经码型变换及波形形成后直接传送至接收端。虽然码型变换及波形形成可使其频谱结构发生某些变化，但分布的范围仍然在基带范围内。因此，数字基带信号不可能在诸如无线信道、光纤信道等传输媒质中直接传输。与模拟信号一样，必须经调制后才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。 1、数字信号的传输方式 数字信号共有两种传输方式 （1）、基带传输（已经在第6章介绍）：数字信号直接传送的方式。 （2）、频带传输（将在本章介绍）：用数字基带信号调制载波后的传送方式。 数字调制传输系统定义：用数字基带信号调制载波的一种传输系统，这个系统也称为数字频带传输系统。 2、载波的形式 载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择单频信号（正弦波或余弦波）作为载波，因为便于产生与接收。 3、数字调制的分类 共有以下三种基本形式。 (1)振幅键控（ASK）；(2)频移键控（FSK）；(3)相移键控（PSK） 其它形式由此派生而来。也可分为：(1)线性调制(如ASK)；(2)非线性调制（如FSK，PSK） 本章主要讨论二进制数字调制系统的原理及抗噪声性能,?并简要介绍多进制数字调制原理及其它几种派生出来的数字调制方式。 §7.1 二进制数字调制原理 §7.1.1 二进制幅度键控（2ASK） 一、ASK概念：正弦载波的幅度随着调制信号而变化。 即传“1”信号时，发送载波， 传“0”信号时，送0电平。 所以也称这种调制为通（on）、断(off)键控OOK。 其实现模型如图7.1-1所示，其调制波形如图7.1-2所示。
通原实验数字基带系统
成绩 西安邮电大学 《通信原理》软件仿真实验报告 实验名称：数字基带系统 院系：通信与信息工程学院 专业班级：通工1005班 学生姓名：郑灏 学号：03101150 （班内序号）04 指导教师：张明远 报告日期：2012年9月8日
●实验目的： 1、熟悉仿真环境； 2、掌握数字基带信号的常用波形与功率谱密度； 3*、掌握奈奎斯特第一准则与码间干扰的消除； 4*、掌握眼图及其性能参数。 ●仿真设计电路及系统参数设置： 1、模拟图一 时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 2000Hz Rate = 100Hz； 双极性码Amp = 10V；单极性码Amp = 10V，Offset = 10V； 功率谱密度选择（dBm/Hz 1 ohm）； 用于采样的矩形脉冲序列幅度1V，频率100Hz；脉宽0.005s（占空比50%）； 2、模拟图二 图符0为Rate = 100Hz，Amp = 10V的双极性不归零码 通带增益0dB，阻带增益-40dB；
归一化最低截止频率10Hz/2000Hz = 0.005； 归一化最高截止频率190Hz/2000Hz = 0.095； 分别记录信源与信宿的眼图，时间参数如下： Start = 0.02s，Length = 0.05s； 仿真波形及实验分析： 1、记录单、双极性不归零码的波形与功率谱密度 （1）单极性不归零码的波形：矩形波不归零，幅度10V,频率100Hz，Offset=10V （2）单极性不归零码的功率谱密度：第一零点带宽100H z，可看到明显的直流分量和谐波分量
数字基带信号实验
数字基带信号实验 一、实验目的： 学会利用MATLAB软件对数字基带信号的仿真。通过实验提高学生实际动手 能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。 二、实验内容：利用MATLAB软件编写数字基带信号程序，进一步加强对数字基 带信号的理解。 (1)单极性不归零数字基带信号 (2)双极性不归零数字基带信号 (3)单极性归零数字基带信号 (4)双极性归零数字基带信号 三、程序 (1) 单极性不归零数字基带信号程序 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (2) 双极性不归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0
y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=-1; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (3)单极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0/2 y((2*i-2)*t0/2+j)=1; y((2*i-1)*t0/2+j)=0; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1') (4)双极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x);
数字基带传输
一、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传输码型的编码规则 3、 掌握常用CPLD 实现码型变换的方法 二、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码、AMI 码的正负极性波形 4、观察RZ 码、AMI 码、HDB3码、CMI 码、BPH 码经过码型变换后的输出波形 5、自行设计码型变换电路，下载并观察波形 三、实验器材 1、信号源模块 2、6号模块 3、7号模块 4、20M 双踪示波器 5、连接线 四、实验原理 ①基本原理 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。例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输PCM 信号等。这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统。他的基本结构如下图所示： 该结构由信道信号形成器、信道、接受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煤质（例如能够通过从直流至高频的有线线路等）；接受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。 若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信号传输的基带信号，则称此变换器为数字基带调制器；相反，把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器，称之为基带解调器。 基带信号是代码的一种点表示形式。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 基带脉冲 基带脉冲 输入 信道信号形成器 信道 接受滤波器 干扰 抽样判决器 输出
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。
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------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，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
2ASK数字基带信号频带传输系统的设计与建模
2ASK数字基带信号频带传输系统的设计与建模
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目:2ASK数字信号频带传输系统的设计与建模 初始条件： （1）MAX+plus II、Quartu s II、ISE等软件； （2）课程设计辅导书：《通信原理课程设计指导》 （3）先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、电子设计EDA、通信原理 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）课程设计时间： ； （2）课程设计题目：2ASK数字信号频带传输系统的设计与建模； （3）本课程设计统一技术要求：按照要求对选定的设计题目进行逻辑分析，画出ASK调制解调的方框图，设计出各模块的逻辑功能，编写VHDL语言程序，上机调试、仿真，记录实验结果波形，对实验结果进行分析； （4）课程设计说明书按学校“课程设计工作
规范”中的“统一书写格式”撰写，并标明参考 文献至少5篇； （5）写出本次课程设计的心得体会（至少500字）。 时间安排：第19周 参考文献：段吉海.数字通信系统建模与设计.北京：电子工业出版社，2004 江国强.EDA技术与应用. 北京：电子工业出版社，2010 John G. Proakis.Digital Communications. 北京：电子工业出版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 一．摘要 (1) 二．题目分析与设计方案论证 (1) 2.1、ASK调制原理 (1) 2.2、ASK信号的产生 (2) 2.3、ASK解调原理 (2) 三．基于Quartus的系统建模与仿真 (3) 3.1、2ASK数字调制系统 (3) 3.2、2ASK解调系统 (5) 四．心得体会 (7) 五．附录 (8) 六．参考文献 (11)
基于simulink的数字基带传输系统仿真
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
数字基带通信系统
内蒙古工业大学信息工程学院 实 验 报 告 课程名称： 通信原理 实验名称： 数字基带通信系统 实验类型：验证性□ 综合性□ 设计性□ 实验室名称： 格物楼B 座通信实验室102 班级：电子09-1班 学号： 姓名： 组别： 同组人： 成绩： 实验日期： 2012/6/11
预习报告 一、实验目的 1. 了解完整的数字基带通信系统的组成及各部分功能。 2. 掌握汉明码的编码规则，了解信道编码在通信系统中的作用。 1.掌握高斯白噪声、带限信道的概念，加深对信道模型的理解。 2.掌握同步信号在数字通信系统中的作用。 3.掌握眼图波形与信号传输畸变的关系。 二、实验器材 1. 信号源模块 2．信道模拟模块 3. 终端模块 4.同步信号提取模块 5. 20MHz双踪示波器一台 4.误码率测试仪（可选）一台 5.频率计（选用）一台 6.连接线若干 三、预习要求 1.复习信道模拟、差错控制编码、位同步提取等数字基带系统原理。 2.写出实验方案和步骤，完成“实验内容及步骤”之中的第一项内容。 3.完成预习报告，应包括实验名称、目的、方案、步骤和记录表格等。
实验报告 一、实验目的 1. 了解完整的数字基带通信系统的组成及各部分功能。 2. 掌握汉明码的编码规则，了解信道编码在通信系统中的作用。 7.掌握高斯白噪声、带限信道的概念，加深对信道模型的理解。 8.掌握同步信号在数字通信系统中的作用。 9.掌握眼图波形与信号传输畸变的关系。 二、实验器材 1. 信号源模块 2．信道模拟模块 3. 终端模块 5.同步信号提取模块 5. 20MHz双踪示波器一台 10.误码率测试仪（可选）一台 11.频率计（选用）一台 12.连接线若干 三、预习要求 1.复习信道模拟、差错控制编码、位同步提取等数字基带系统原理。 2.写出实验方案和步骤，完成“实验内容及步骤”之中的第一项内容。 3.完成预习报告，应包括实验名称、目的、方案、步骤和记录表格等。 四、实验原理 图4-1 数字基带通信系统实验框图 1.信道 在数字通信系统中，如果我们仅着眼于讨论编码和译码，采用编码信道的概念是十分有益的。所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。这样定义是因为从编译码的角度看来，编码器的输出是某一数字序列，而译码器的输入同样也是某一数字序列，他们可能是不同的数字序列。因此，从编码器输出端到译码器输入端，可以用一个对数字序列进行变换的方框来加以概括。 本实验中可选用无限带宽信道和带限（8K）信道。测量眼图来观察出码间干扰和噪声的影响时应选用带限（8K）信道，从而估计出系统性能的优劣程度。
基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真-课程设计
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。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
数字基带信号的传输码型
基带数字信号的表示和传输 图1-1：基带传输模型图 1）信号形成器：产生适合于信道传输的基带信号波形。 2）信道：允许基带信号通过的媒介。 3）接收滤波器：用来接收信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带信号有利于判决。 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）对将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，位定时的准确性将直接影响判决效果。 2.常见的数字基带传输码型 （1）AMI AMI(Alternative Mark Inversion)码的全称是传号交替反转码，其编码规则是三元码，“1”交替地变换为“+1”和“-1”，“0”保持不变采用归零码，脉冲宽度为码元宽度之半“0”，“1”不等概时也无直流；零频附近的低频分量小；频率集中在1/2码速处；编解码电路简单，且可以利用传号极性交替这一规律观察五码情况；整流成归零码之后，从中可以提取定时分量。 连0码多时，AMI 整流后的RZ 码连0也多，不利于提取高质量的位同步信号。AMI 码的波形图如图1-6所示： 1 011100000000111 +1-1000000000+1+1+1-1-1二进制码 二进制波形AMI 波形 AMI 码 图1-4 数字基带传输系统模型
图1-6 AMI 码波形 （2）HDB 3码 HDB 3(3nd Order High Density Bipolar)码的全称是三阶高密度双极性码， 是AMI 码的一种改进，保持了AMI 码的优点，使“0”连续不超过3个。其编码规则为：“1”交替地变换为＋1与－1的半占空归零码，但连“0”数小于或者等于3。当连“0”数等于4时，用取代节“000V ”或者“B00V ”代替，“V ”的极性与前一个非零符号的极性相同(这破坏了极性交替的规则，所以V 又称为破坏脉冲)；并要求相邻的“V ”也满足极性必须交替。V 的取值为+1或-1.B 的取值可以是0、+1、-1，以使V 同时满足(3)中的要求。 HDB3码波形如下： 1 011100000000111 +1-10000+V -B 00-V +1-1 +1-1+1二进制码 二进制波形HDB3码波形 HDB3码图1-7 HDB 3码波形 （3）双相码 双向码又称为曼彻斯特(Manchester)码，用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”，其编码规则：“1”用“10”表示，“0”用“01”表示，是一种双极性不归零波形，只有极性相反的两个电平；每个码元中心都有电平跳变，含有丰富的定时信息，且没有直流分量，编码过程也简单；缺点是占用带宽加宽，使频率利用率降低。双相码波形如下： 1 01110000011 二进制码 二进制波形双相码波形 双相码1001100110101010 01010101 图1-8 双相码波形
数字基带传输系统
第六章数字基带传输系统 本章教学基本要求： 掌握：1. 几种常用传输码型的编码方案 2. 无码间干扰时域、频域条件 3. 会判断、会画基带信号波形图 理解：数字基带信号频谱特性 了解：眼图与时域均衡 本章核心内容： 一、数字基带传输系统基本结构 二、数字基带信号及其频谱特性 三、基带传输的常用码型 四、基带脉冲传输与无码间干扰条件 五、无码间干扰基带系统性能分析指标及眼图 重点：常用三元码及编码规则；奈奎斯特第一准则第一类部分响应系统；二元码的误比特率；眼图各部分的含义及理解；均衡的基本原理及分类 难点：HDB3的编码规则；无码间干扰的传输条件；部分响应系统的预编码；二元码的误比特率的求解； 学时安排：6学时 引言：一个数字通信系统的模型可由图6-1-1表示。 6-1-1 数字通信系统模型 从消息传输角度看，该系统包括了两个重要的变换: 1 消息与数字基带信号之间的变换； 2 数字基带信号与信道信号之间的变换。 通常，前一个变换由发收终端设备来完成，它把无论是离散的还是连续的消息转换成数字的基带信号；而后一变换则由调制和解调器完成。然而，在数字通信中并非所有通信系统都要经过以上两个变换过程，在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，可以不经过调制和解调过程而让数字基带信号直接进行传输，我们称之为数字信号的基带传输。与此相应，另外一些信道，比如在无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，我们把这种传输称为数字信号的频带传输。 §6.1 数字基带信号的码型 一、数字基带信号 消息代码的电波形 二、数字基带信号码型设计原则 传输码型的选择，主要考虑以下几点： (1) 码型中低频、高频分量尽量少； (2) 码型中应包含定时信息，以便定时提取； (3) 码型变换设备要简单可靠； (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，适合于所有的二进制信号。这种与信源的统计特性无