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1、ABSTRACT摘 要现今，基带传输系统虽然不如频带传输应用广泛，但在短距离有线信道通信（如计算机网线）中，仍将基带传输作为主要的传输方式。在实际的基带传输中，由于滤波器的设计误差和信道特性的不理想，无法使基带传输总特性满足奈奎斯特第一准则，从而产生码间串扰。码间串扰的产生会引起波形的失真，使传输系统的性能下降。本文从消除码间串扰的无失真输出条件出发，通过研究滤波器的设计问题，使滤波器的频率特性能够校正和补偿基带传输系统的传输特性，从而尽可能满足无失真输出的条件，减少码间串扰的影响。 首先从理论上介绍了基带传输系统的基本模型，码间串扰产生的原因，均衡技术的基本思想等，然后通过采用MATLAB中
2、的Simulink仿真平台，对基带传输系统进行了建模仿真。通过研究群时延产生的方法，从而来模拟码间串扰的产生。接着根据均衡的基本思想来设计均衡滤波器，从而完成对整个课题的仿真。最后分别从眼图和误码率两方面，对整个系统的均衡效果进行定性和定量的衡量，完成对整个课题的性能验证。关键词：基带传输 码间串扰 均衡技术 SimulinkABSTRACTToday, baseband transmission band transmission system, although not as widely used, but in the short distance cable channel comm
3、unication (such as a computer network cable), and will continue to baseband transmission as the main means of transmission. In the actual baseband transmission, due to design errors and ideal channel characteristic of the filter, it can not make the total baseband transmission characteristics satisf
4、y the Nyquist first criterion, resulting in ISI. ISI generation will cause distortion of the waveform, the performance of the transmission system decreases.The text eliminate inter-symbol interference, distortion-free output condition set out by designing a filter, the frequency characteristic of th
5、is filter is capable of correcting and transmission characteristic compensation system so as to meet the conditions of distortion-free output, reduce inter-symbol interference.The text introduces the basic theory model baseband transmission system, because ISI produced, the basic idea of equalizatio
6、n, etc., and then by using the MATLAB Simulink simulation platform for baseband transmission system modeling and simulation. The method of generating delay by research group, which simulates ISI generation. Then according to the basic idea of a balanced design equalization filters, thus completing t
7、he whole issue of simulation. Finally, respectively, from the eye and bit error rate calculator two aspects, the effect on the equilibrium of the system for qualitative and quantitative measurement, complete performance verification of the entire subject.Keywords: baseband transmission ISI equalizat
8、ion technology Simulink目 录i目 录第一章 绪 论11.1课题背景及研究的意义11.2研究现状和方法21.3工具软件简介31.3.1 MATLAB简介31.3.2 Simulink开发环境简介41.4本文主要工作和内容安排5第二章 基带传输及均衡系统模型72.1 引 言72.2基带传输系统72.2.1基带传输系统组成72.2.2数字基带信号常见波形92.2.3基带传输的常用码型112.3码间串扰的产生和消除122.3.1码间串扰的产生122.3.2码间串扰的消除142.4均衡技术研究172.4.1时域均衡和频域均衡172.4.2均衡效果的衡量202.5均衡效果衡量常用方
9、法眼图212.6本章小结22第三章 基于MATLAB的基带传输及均衡系统仿真233.1仿真模型的设计233.2发送及接收滤波器233.3抽样判决部分253.4码间串扰模拟产生与均衡仿真273.5均衡效果的衡量眼图293.6进行曼彻斯特编码基带均衡系统仿真313.7本章小结34第四章 总结与展望354.1本文总结354.2下一步展望35致 谢37参 考 文 献39第二章 基带传输及均衡系统模型7第一章 绪 论1.1课题背景及研究的意义电通信最早产生于19世纪30年代，到了19 世纪后半叶，无线通信技术正式登上历史舞台。1887年，德国物理学家赫兹证明了电磁波的存在。无线电电报设备在1896年问世
10、，使无线通信真正成为现实，是人类无线电通信历史上的里程碑。经过了100多年的发展，无线通信经历了从模拟到数字，从单一载波到载波的多样性，从窄带到宽带的迅速发展，已经成为21世纪人类社会发展的强大推动力。无线通信发展至今，特别是通信技术在近几十年的迅速发展和广泛运用，已经深入到人们生活、工作中的各个方面，而更多服务需求对数据传输速率提出了更高的要求，而稀缺的频谱资源制约无线通信事业的高速发展。如何提高频谱资源利用率，成为当前无线通信的研究热点。但是仅仅提高了频谱的利用率是远远不够的，传输的可靠性也需要保证。未来的无线通信应该适应各种场景，满足更广泛的使用环境，比如，载波频率超高、高速移动的场景。
11、在这些环境十分恶劣的条件下，由多径传播引起的时延扩展对无线通信高速传输系统影响十分严重。因此，如何克服恶劣的无线信道对无线通信系统造成的不利影响，成为无线通信技术接收端必须要解决的问题。而现代宽带无线通信中，由于其传输数据率高，每个调制符号的传输时间变短，尤其是当传输符号宽度小于最大多径时延时，更容易造成严重的码间串扰(ISI, Inner Symbol Interference)。因此，对于宽带无线通信系统，如何减弱或者消除 ISI，成为保证宽带无线通信性能关键性任务。基带信号即没有经过调制的信号，频率较低，一般具有低通特性1 张辉 曹丽娜. 通信原理M. 第二版. 西安:西安电子科技大学出
12、版社，2008.7。由于在基带传输系统中，传输介质的整个信道被一个基带信号占用，基带传输不需要调制解调器，设备花费小，具有速率高和误码率低等优点。而且在近距离范围内，基带信号的衰减不大，从而信号内容不会发生变化，因此适合短距离的数据传输。对于传输距离在100米内的系统如音频市话、计算机网络通信中，基带传输被广泛采用。另外，大多数的局域网如以太网、令牌环网采用基带传输，从计算机到监视器、打印机等外设的信号也采用基带传输方式。现阶段，数字基带传输系统的应用可能没有像频带传输系统应用这么广泛，但是基带传输系统的研究仍然很有必要。主要有以下几个原因，一是在有线电缆传输的通信系统中大多数采用了基带传输；
13、二是对于一个线性调制系统来说，它的频带传输问题可以等效为基带传输问题来研究；三是基带传输中还包含了很多频带传输的基础性问题，所以，对基带传输系统进行深入研究是很有必要的2 樊昌信 曹丽娜. 通信原理M. 第六版. 国防工业出版社，2010.7。1.2研究现状和方法均衡技术最早用来减弱或消除由于信道或者传输系统频率特性不理想而产生的码间串扰(ISI)。由于早期的信道和传输系统的频率特性相对比较固定，信息传速率低，因此采用的均衡器比较简单，这一阶段的均衡器的参数大部分是固定的或者手调的。B.Widrow在二十世纪六十年代初提出了自适应信号处理理论，从此均衡技术进入到了自适应均衡阶段3 UNGERB
14、OECK G. Theory on the speed of eonvergenee in adaptive equalizers for digital eommunieationJ. IBM J.Researh and Development,1972,26(21):546-55。自适应均衡可以及时的确定不断变化的信道和传输系统的频率特性，从而及时调整均衡器系数来补偿信道或者系统的非理想频率特性，减少或消除码间串扰，提高整个通信系统的传输质量。到了1942年，维纳采用最小均方误差准则，用维纳沃夫方程求出了对连续信号的最佳解，研究了最佳滤波问题。而基于MMSE准则的最佳滤波器也因此被称为维纳
15、滤波器。1959年，Lucky提出了一种能够自动调整横向滤波器权系数的迫零准则。1960年，Widrow提出了一种最小均方算法，由于计算复杂度度较低，实现比较简单，常常被用于码间串扰不是很严重的场合4 WIDBOW B. Stationary and non-stationary learning characteristies of the LMS adaptive filter J. Proeeeding of IEEE,1976,64(8):1151-116。但是，随着通信技术的快速发展，这种简单的线性均衡器5 GODARD D. Channel equalization using a kalman filter for fast data transmission J. IBM J.Researh and Development,1974,21(5):267-27在很多领域的效果不尽人意。非线性结构的自适应均衡器出现，其中具有代表性的是判决反馈均衡器和极大似然序列估计均衡器。判决反馈均衡器能够较好的补偿信号幅度畸变，并且避免了线性均衡器增强噪声的现象。所以判决反馈均衡器的性能比线性均衡器有了很大提高。使用极大似然估计思想对信息符号或序列进行检测的均衡器叫做极大似然序列估计均衡器。其实质是在基于维
