移动课程设计说明书

《移动课程设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动课程设计说明书（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、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， 并通过对各点波形的观察，分析了传输过程中的码元特性，利用眼图分析了噪声 对系统性能的影响。关键词：基带系统；码间干扰；设计仿真；系统性能刖言随着通信系统规模和复杂性的不断增大，计算机仿真技术越来越受重视。通 过构筑通信系统仿真平台，可以在计算机上显示不同的工作原理，以方便对波形、 频谱、抗噪声性能进行分析和处理，从而为通信系统设计和研究提供了强有力的 指导和帮助。本次综合训练

2、对通信系统原理进行了分析，利用MATLAB的SIMULINK 工具箱和编程语言对数字调制系统进行仿真。利用了 MATLAB编程和SIMULINK 工具箱在MATLAB软件平台上对二进制振幅键控、二进制移频键控、二进制移相 键控分别进行调制解调的仿真。首先在无噪声情况下与理论波形进行分析比较； 然后在信道中加入噪声从功率谱密度和信噪比方面对数字调制系统的抗噪声性 能进行分析。随着通信系统的规模和复杂度不断增加，传统的方法已经不能适应发展的需 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于 工分析与电路试验两种，可以得到与真实环境十分接近的结果，但耗时长，方法 比较繁杂，而

3、通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述两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。早期，多采用计算机高级程序语言（FORTRAN、PASCAL C等）进行仿真， 用这些高级程序语言编写系统仿真程序，虽然比上述两种方法更加便捷，但在程 序编写中仍需花费大量时间精力考虑事件的发生、处理以及结果的可视化等因 素。即使是一个简单系统，程序都十分冗长，难于调试。随着计算机仿真技术的 发展，构筑通信系统仿真平台，可以在计算机上显示不同系统的工作原理，进行 波形观察、频谱分析和性能分析等，为通信系统设计和研究提供强有力的指导。目录第一章数字基带传输系统

4、11.1数字基带传输系统的组成11.2数字基带信号21.3基带传输的常用码型41.3.1传输码的码型选择原则41.3.2几种常用的传输码型4第二章基带传输特性的研究72.1码间串扰及无码间串扰的基带传输特性72.1.1消除码间串扰的基本思想72.1.2无码间串扰的条件72.1.3无码间串扰的传输特性的设计82.1.4基带系统的抗噪声性能102.2眼图的描述以及其在基带传输系统中的运用11第三章基带传输系统的设计133.1 Simulink 简介133.2信源的生成曼彻斯特码143.3传输模块的实现153.4抽样判决模块163.5基带传输系统设计总图173.6眼图观察结果19参考文献20总结21

5、第一章数字基带传输系统1.1数字基带传输系统的组成典型的数字机带信号传输系统主要由发送滤波器（信道信号形成器）、信道、 接收滤波器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序的工作，还应有同步系统。 图1.1是数字基带信号传输系统方框图。数字 基带信号图中各方框的功能和信号传输的物理过程简述如下：（1）信道信号形成器（发送滤波器）。它的功能是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。是允许基带信号通过的煤质，通常为有线

6、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 失真。另外信道还会引入噪声（r），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，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。则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。（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，位定时的准确与否将直接影响判决效果。1.2数字基带信号1. 单极性波形这是一种最简单的基带信号波形。

7、它用正电平和零电平分别对应二进制码 “1”和“0”；或者说它在一个码元时间内用脉冲的有或无俩表示“ 1”和“0”。 该波形的特点是电脉冲之间无间隔，极性单一，易于TTL、CMOS电路产生； 缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的 远距离传输，只是用于计算机内部或极近距离（如印制电路板内和机箱内）的传 输。2. 双极性波形它用正、负电平的脉冲分别表示二进制代码“1”和“ 0”。因其正负电平的 幅度相等、极性相反，故当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信 道中传输，并且在接收端恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道变化的影响， 抗干扰能力也强。3. 单极

8、性归零波形所谓归零波形是指他得到有电脉冲宽度t小于码元宽度T ,即信号电压在一个码元终止时刻总要回到零电平。通常，归零波形使用半占空码，即占空比（7 ） $为50%，从单极性RZ波形可以直接提取定时信息，它是其他码型提取位同步信 息时常采用的一种过度波形。与归零波形相对应，上面的单极性波形和双极性波形属于分归零波形，其占 空比 3 =100%。4. 双极性归零波形它是双极性归零波形的归零形式，它兼有双极性和归零波形的特点。由于其 相邻脉冲之间存在零电位的间隔，使得接收端很容易识别出每个码元的起始时 刻，从而使收发双方保持正确的位同步。5. 差分波形这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消

9、息代码，而与码元本身 的电位或极性无关，以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”，当然此规定也 可以反过来使用。由于差分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此 也称相对码波形，而相应的程前面的单极性或双极性波形为绝对码波形。用产分 波形传送带码可以消除设备初始状态的影响，特别是在相位调制系统中可用于解 决载波相位模糊的问题。6.多电平波形上述波形的电平取值只有两种，即一个二进制码对应一个脉冲。为了提高频 带利用率，可以采用多电平波形或多值波形。如一个四电平波形2B1Q (两个比 特用四级电平中的一级表示)，其中00对应+3E，01对应+E，10对应一E，11 对应一3E。由于多电平波

10、形的一个脉冲对应多个二进制码，在波特率相同(传 输带宽相同)的条件下，比特率提高了，因此多电平波形载频带受限的高速数据 传输系统中得到了广泛应用。需要指出的是，表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形的。根据实 际需要和信道情况，还可以是高斯脉冲、升余弦脉冲等其他形式。但无论采用什 么形式的波形。数字基带信号都可用数学式表示出来。若表示各码元的波形相同 而电平取值不同，则数字基带信号可表示为s ( t )=工 a g ( t - nT )(1.1)n = s式中：a为第n个码元所对应的电平值(0，+1，或一1，+1等)；Ts为码元 持续时间；g(t)为某种脉冲波形。由于a是一个随机量，因而在

11、实际中遇到的基带信号s(t)都是一个随机的脉冲序列。一般情况下，数字基带信号可表示为s(t)= s (t)(1.2)nn = -s其中，s (t)可以有N种不同的脉冲波形。 n1.3基带传输的常用码型在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带波形都适合在信道中传输。例 如，含有丰富直流和低频分量的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信 道中传输，因为这有可能造成信号严重畸变。又如，当消息代码中包含长串的连 续“1”或“0”符号时，非归零波形呈现出连续的固定电平，因而无法获取定时 信息。单极性归零码在传送连“0”时，也存在同样的问题。因此，对传输用的 基带信号主要由以下两个方面的要求。（1）对

12、代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；（2）对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。前者属于传输码性的选择，后者是基带脉冲的选择。1.3. 1传输码的码型选择原则传输码（或称线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。在 选择传输码型时，一般应考虑以下原则：（1）不含直流，且低频分量尽量小；（2）应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；（3）功率谱主瓣宽度窄，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，即码型应具有一定规律性，以便利用这一规 律性进行宏观检测。（6）编译码简单，以降低通信延时

13、和成本。1.3.2几种常用的传输码型1. AMI 码AMI码的全称是传号交替反转码，其编码规则是将消息码中的“ 1”（传号） 交替的变换为“+1”和“一1”，而“0”（空号）保持不变。AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。它可以看成是 单极性波形的变形，即“0”仍对应零电平，而“ 1”交替对应正、负电平。2. HDB 码HDB 3码的全称是三阶高密度双极性码。它是AMI码的一种改进，改进目的 是为了保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过三个。其编码规 则是：（1）检查消息码中“0”的个数。当连“0”数目小于等于3时，HDB码与AMI码一样，+1与一1交替；（2）当

14、连“0”数目超过3时，将每四个连“0”化作一小节，定义为B00V， 称为破坏节，其中V称为破坏脉冲，B称为调节脉冲；（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同（这破坏了极性交替的规则， 所以V称为破坏脉冲），并且要求相应的V码之间极性必须交替。V的取值为+1 或一1;（4）B的取值可选0、+1、一1，以使V同时满足（3）中的两个要求；（5）V码后面的传号码极性也要交替。3. 双向码双向码又称曼彻斯特码。它用一个周期的对称方波表示“0”，而用其反相波 形表示“1”。编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“ 10”两 位码表示。双向码波形是一种双极性NRZ波形，只有极性相反的两

15、个电平。它在每个 码元间隔中的中心点都存在电平跳变，所以含有丰富的位定时信息，且没有直流 分量，编码过程也简单。4. 差分双向码为了解决双向码因极性而引起的译码错误，可以采用差分码的概念。双向码 是利用没各码元持续时间中间的电平跳变进行同步和信码表示。而在差分双向码 编码中，每个码元中间的电平跳变用于同步，而每个码元的开始处是否存在额外 的跳变用来确定信码。有跳变则表示二进制“ 1”，无跳变则表示二进制“ 0”。5. 密勒码密勒码又称延迟调制码，它是双向码的一种变形。它的编码规则如下：“1” 码用码元中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。“0”码有两种情况： 单个“0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不 跃变，连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，即“00”与“11”交 替。6. CMI 码CMI码是传号反转码的简称，与双向码类似，它也是一种双极性二电平码。 其编码规则是：“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码固定地用“01” 表示。7. 块编码为了提高线路编码性能，需要某种冗余来确保码型的同步和检错能力。引入 块编码可以在某种程度上达到这两个各目的。块编码的形式有nBmB，nBmT码第二章基带传输特性的研究2