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1、数字基带传输系统的设计 题 目： 数字基带传输系统的设计 专业班级： 10级通信（2）班 姓 名： 邹策 学 号： JC104128 指导教师： 蒋芳 安徽大学江淮学院 二零一四年二月十一日1. 引言1.1问题的提出和研究意义1.2基带传输的理论1.3数字基带传输的现状2. 数字基带传输系统的简介 2.1数字基带信号 2.2数字基带传输 2.3数字基带传输系统 2.4数字基带传输系统的码型3. MATLAB在基带传输系统中的应用 3.1 MATLAB简介 3.2 MATLAB在通信系统中的仿真4. 数字基带传输系统的深入研究 4.1数字基带信号的传输和码间串扰 4.2无码间串扰的基带传输系统的
2、 4.3部分影响和时域均衡 4.4扰码和解扰 4.5无码间串扰的基带传输系统的抗造性能 4.6眼图5. 数字基带传输系统的设计和仿真 5.1信源的设计 5.2 发送滤波器和接收滤波器的设计 5.3 信道的设计 5.4 抽样判决器的设计 5.5 码间干扰及解决方案 5.6 基于MATLAB的基带传输系统的总模型的设计和仿真1 引言1.1问题的提出 20世纪60年代出现了数字传输技术，它是用数字信号来传递信息的，从此通信进入了数字的化时代。目前，通信网已实现数字化，在我国公众通信网中传输的信号主要是数字信号。数字通信技术的应用越来越广泛，例如数字移动通信、数字卫星通信、数字电视广播、数字光纤通信、
3、数字微波通信、数字视频通信、多媒体通信等等。数字通信系统主要的两种通信模式，数字频带传输通信系统，数字基带传输通信系统。1.2 研究的意义 实际中，基带传输的应用不像频带传输那么广泛，但对基带传输的研究也很重要。因为：一，数字基带系统的许多问题也是频带传输系统要注意的问题；二，利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛使用这种传输方式：三，任何一种采用线性调制的频带传输系统科等效为基带传输系统来研究。1.3 国内外研究现状目前，数字通信在卫星通信、光纤通信、移动通信等方面发展很快。由于基带传输系统在数字传输系统中有不可替代的作用，其应用范围也随着技术的发展渗入网络通信、卫星通信、手机通信、数字电视
4、、数字电话等生活、科技的各方面，日益成为数字通信传输系统中的关键技术。2数字基带传输系统的简介2.1数字基带信号 数字基带信号， 是信源发出的、未经调制或频谱变换、直接在有效频带与信号频谱相对应的信道上传输的数字信号，是消息代码的电波形，是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号的类型很多，常见的有矩形脉冲，三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。2.2数字基带传输 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。2.3数字基带传输系统系统的模型：数字 基带信 基带 调 频带 信 频带 解 基带 接受 取样
5、数字号形成 制 调 滤波 序列 器 信号 器 信号 道 信号 器 信号 器 判决 序列 噪声 频带传输系统基带传输系统2.4数字基带传输系统的码型： 数字基带信号时数字信息的电脉冲表示的，电脉冲的形式叫做码型。把数字信息的电脉冲表示的过程叫做码型编码，在有线信道传输的数字基带信号有叫线路传输码型。有码型还原为数字信息叫码型翻译。合理的选择码型要注意一下几点：1. 线路传输码型的频谱中不含有直流分量。2. 要有较强的抗噪声能力。3. 码型中包含定时信息和一定的纠错能力。4. 设备哟尽可能的简单。5. 减少基带信号频谱中的高频分量节省频带，减小串扰。常用码型：一.二元码1.单极性非归零码：极性单一
6、，高低电平分别用二进制码1和0表示，整个码元期间电平保持不变，记作NRZ码。2.双极性非归零码：正负电平分别用1和0表示，整个码元期间电平也保持不变，而且没有直流分量，抗干扰能力强。有利于在信道中传输。3.单极性归零码：可以直接提取定时信息，时其他波形提取定时信息时采用的过度波形，记作RZ码。4.双极性归零码：正负极性分别用1和0表示，同时具有双极性和归零的特点。出来具有双极性不归零码的波形特点外，还有利于同步脉冲的提取。5.差分码：在差分码中用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。它也称相对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。二
7、三元码1.传号交替反转码：记作AMI码，其编码规则是将二进制消息代码“1”交替的用“+1”和“-1”的半占空归零码表示，而“0”（空号）保持不变。消息代码：1001100000 0 011 0 0 1 1AMI码：+10 0 -1+100 0 0 0 0 0-1 +1 00-1+1AMI码对应的基带信号是正负极性交替的脉冲序列，而0电位保持不变的规律。AMI码的特点: 优点：由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变，所以由AMI码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量。 缺点：不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。2.HDB3 码：对于一串给定的码元序列，按照HD
8、B3码的编码规则可以有不同的形式，第一位码的极性可正可负。当信码的连“0”个数不超过3个时，按照AMI码的规则编；当连“0”个数超过3个时则将第4个“0”改为与前面的“1”同极性的脉冲，记为+V或-V，称之为破坏脉冲。相邻的V码的极性必须交替出现，以确保编好的码中无直流；为了便于识别，V码的极性应与前一个非“0”脉冲极性相同，否则，将四连“0”的第一个“0”改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或-B；破坏脉冲之后的传号码极也要交替变换。 AMI码和HDB3码的功率谱3. MATLAB在基带传输系统中的应用3.1 MATLAB简介 MATLAB的全名MatrixLaboratory，是美国
9、MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，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
10、式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork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。优点：（1） 友好的工作平台和编程环境（2） 简单易用的程序语言（3） 强大的科学计算机数据处理能力（4） 出色的图形处理功能（5） 应用广泛的模块集合工具箱（6） 实用的程序接
11、口和发布平台（7） 应用软件开发（包括用户界面）常用函数：MATLAB内部常数：eps：浮点相对精度，pi：圆周率，exp：自然对数的底数e，i 或 j：基本虚数单位，inf：无限大， 例如1/0，NaN：非数值（Not a number），例如0/0，pi：圆周率 p（= 3.1415926.），realmax：系统所能表示的最大数值，realmin：系统所能表示的最小数值，nargin: 函数的输入引数个数。MATLAB常用基本数学函数：abs(x)：纯量的绝对值或向量的长度，angle(z)：复数z的相角(Phase angle)，sqrt(x)：开平方，real(z)：复数z的实部，i
12、mag(z)：复数z的虚部，conj(z)：复数z的共轭复数，round(x)：四舍五入至最近整数，fix(x)：无论正负，舍去小数至最近整数，floor(x)：地板函数，即舍去正小数至最近整数，ceil(x)：天花板函数，即加入正小数至最近整数，rat(x)：将实数x化为分数表示，rats(x)：将实数x化为多项分数展开，sign(x)：符号函数 (Signum function)。当x0时，sign(x)=1。，rem(x,y)：求x除以y的余数，gcd(x,y)：整数x和y的最大公因数，lcm(x,y)：整数x和y的最小公倍数，exp(x) ：自然指数，pow2(x)：2的指数，log(
13、x)：以e为底的对数，即自然对数或，log2(x)：以2为底的对数，log10(x)：以10为底的对数。 MATLAB常用三角函数：sin(x)：正弦函数，cos(x)：余弦函数，tan(x)：正切函数，asin(x)：反正弦函数，acos(x)：反余弦函数，atan(x)：反正切函数，atan2(x,y)：四象限的反正切函数，sinh(x)：超越正弦函数，cosh(x)：超越余弦函数，tanh(x)：超越正切函数，asinh(x)：反超越正弦函数，acosh(x)：反超越余弦函数，atanh(x)：反超越正切函数适用于向量的常用函数：min(x): 向量x的元素的最小值，max(x): 向量x的元素的最大值，mean(x): 向量x的元素的平均值，median(x): 向量x的元素的中位数，std(x): 向量x的元素的标准差，diff(x): 向量x的相邻元素的差，sort(x): 对向量x的元素进行排序（Sorting），length(x): 向量x的元素个数，norm(x): 向量x的欧氏（Euclidean）长度，sum(x): 向量x的元素总和，prod(x): 向量x的元素总乘积，cumsum(x): 向量x的累计元素总和，dot(x, y): 向量x和
