數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真課程設(shè)計(論文)

1、課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計）作者完全了解*學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進(jìn)入學(xué)校圖書館

2、被查閱。學(xué)校可以公布論文（設(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項1.設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字

3、、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它摘要與模擬通信相比，數(shù)字通信具有許多優(yōu)良的特性，它的主要缺點就是設(shè)備復(fù)雜并且需要較大的傳輸帶寬。近年來，隨著大規(guī)

4、模的集成電路的出現(xiàn)，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜程度和技術(shù)難度大大降低，同時高效的傳輸壓縮技術(shù)以及光纖等大容量傳輸介質(zhì)的使用正逐步使帶寬問題得到了解決。因此，數(shù)字傳輸方式日益受到歡迎。通信原理計算機(jī)仿真實驗，是對數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真。仿真工具選用matlab程序設(shè)計語言。matlab是一種先進(jìn)的高技術(shù)程序設(shè)計語言，主要用于數(shù)值計算及可視化圖形處理。運用matlab，可以對數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行較為全面地研究。關(guān)鍵字：數(shù)字通信；matlab仿真；余弦滾降等目錄摘要2第1章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)41.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)4第2章 數(shù)字基帶信號62.1基本的基帶信號波形62.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型7第3章 實驗原理1

5、13.1數(shù)字通信系統(tǒng)模型113.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型11第4章 matlab軟件簡介144.1軟件介紹144.2 matlab 語言的特點15第5章 實驗內(nèi)容165.1理想低通特性165.2余弦滾降特性165.3 余弦滾降系基于matlab的程序及仿真結(jié)果185.4 實驗仿真與分析195.5 實驗總結(jié)23參考文獻(xiàn)24附錄25致謝29第1章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)1.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字處理的靈活性使得數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的傳輸?shù)臄?shù)字信息既可以來自計算機(jī)，電傳機(jī)等數(shù)據(jù)終端的各種數(shù)字代碼，也可以來自模擬信號經(jīng)數(shù)字化處理后的脈沖編碼（pcm）信號等。在原理上，數(shù)字信息可以直接用數(shù)字代碼序列表示和傳輸，但在實

6、際傳輸中，視系統(tǒng)的要求和信道情況，一般需要進(jìn)行不同方式的編碼，并且選用一組取值優(yōu)先的離散波形來表示。這些取值離散的波形可以使未經(jīng)調(diào)制的電信號，也可以是調(diào)制后的信號。未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始，稱為數(shù)字基帶信號。在某些具有低通特性的有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，基帶信號可以不經(jīng)過載波調(diào)制而直接進(jìn)行傳輸。例如，在計算機(jī)局域網(wǎng)中直接傳輸基帶脈沖。這種不經(jīng)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)，成為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。而把包括調(diào)制和調(diào)解過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字帶通（或頻帶）傳輸系統(tǒng)。目前，雖然數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)不如帶通傳輸那樣應(yīng)用廣泛，但對于基帶傳輸系統(tǒng)的研究仍是十分有

7、意義的。這是因為，第一，在利用對稱電纜構(gòu)成的近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用了這種傳輸方式；第二，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，基帶傳輸方式也有迅速發(fā)展的趨勢，目前，他不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸；第三，基帶傳輸中包含帶通傳輸?shù)脑S多基本問題，也就是說，基帶傳輸系統(tǒng)的許多問題也是帶通傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題；第四，理論上也可以證明，任何一個采用線性調(diào)制的帶通傳輸系統(tǒng)，可以等效為一個基帶傳輸系統(tǒng)來研究。數(shù)字基帶傳輸?shù)哪Ｐ腿閳D1-1所示，它主要包括碼型變化器、發(fā)送濾波器、信道、接受濾波器、均衡器和取樣判決器等部分。 干擾取樣判決器均衡器接受濾波器發(fā)送濾波器碼型變化器 信道 輸入 輸出 gt() g

8、c() gr() 圖1-1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的輸入信號是由終端設(shè)備或編碼設(shè)備產(chǎn)生的二進(jìn)制脈沖序列，通常是單極性的矩形脈沖信號（nrz碼）。為了使這種信號適合于信道的傳輸，一般要經(jīng)過碼形變換器，把單極性的二進(jìn)制脈沖變成雙極性脈沖（如ami 碼或hdb3碼）。發(fā)送濾波器對碼脈沖進(jìn)行波形變換，以減小信號在基帶傳輸系 統(tǒng)中傳輸時產(chǎn)生的碼間串?dāng)_。信號在傳輸過程中，由于信道特性不理想及加性噪聲的影響，會使接收到的信號波形產(chǎn)生失真，為了減小失真對信號的影響，接收信號首先進(jìn)入接收濾波器濾波，然后再經(jīng)均衡器對失真信號進(jìn)行校正，最后由取樣判決器恢復(fù)數(shù)字基帶脈沖序列。目前，雖然在實際使用的數(shù)字通信

9、系統(tǒng)中，基帶傳輸方式不如數(shù)字載波傳輸方式那樣應(yīng)用廣泛，但由于數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)中最基本的傳輸方式，而且從理論上來說，任何一種線性載波傳輸系統(tǒng)都可以等效為基帶傳輸系統(tǒng)，因此理解數(shù)字信號的基帶傳輸過程十分重要。采用具有可視化建模和動態(tài)仿真能力的matlab仿真平臺simulink,設(shè)計數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實驗軟件的系統(tǒng)定義、模型構(gòu)造的過程.通過對仿真結(jié)果分析和誤碼性能測試表明,該仿真系統(tǒng)完全符合實驗要求。第2章 數(shù)字基帶信號2.1基本的基帶信號波形數(shù)字基帶信號是數(shù)字信息的電波形表示，它可以用不同的電平或脈沖來表示相應(yīng)的消息代碼。數(shù)字基帶信號的類型有很多，以下是幾種基本的基帶信號波形。1

10、、單極性波形這是一種最簡單基帶信號波形。它用正電平和零電平分別對應(yīng)二進(jìn)制代碼“1”和“0”；或者說，它在一個碼元時間內(nèi)用脈沖的有或無來表示“1”和“0”。該波形的特點是電脈沖之間無間隔，極性單一，易于用ttl，cmos電路產(chǎn)生；缺點是有直流分量，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，因而不適應(yīng)有交流耦合的遠(yuǎn)距離傳輸，只適用于計算機(jī)內(nèi)部或極近距離的傳輸。2、雙極性波形它用正電平和負(fù)電平的脈沖分別表示二進(jìn)制代碼的“1”和“0”。因其正負(fù)電平的幅度相等，極性相反，故當(dāng)“1”和“0”等概率出現(xiàn)時無支流分量，有利于在信道中傳輸，并且在接收端恢復(fù)信號的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)。

11、3、單極性歸零波形所謂歸零波形是指它的有電脈沖寬度小于碼元寬度，即信號電壓在一個碼元終止時刻前總要回到零電平。通常，歸零波形使用半占空碼，即占空比（/）為50%，從單極性rz波形可以直接提取定時信息，它是其他碼型提取位同步信息時常采用的一種過渡波形。與歸零波形相對應(yīng)，上面的單極性波形和雙極性波形屬于非歸零波形，其占空比/=100%。4、雙極性歸零波形 它是雙極性波形的歸零形式。它兼有雙極性和歸零波形的特點。由于其相鄰脈沖之間存在零電位的間隔，使得接收端很容易識別出每個碼元的起止時刻，從而使收發(fā)雙方能保持正確的位同步。5、差分波形 這種波形是用相鄰碼元的電平的跳變和不變表示消息代碼，而與碼元本身

12、的電位或極性無關(guān)。由于差分波形是以相鄰脈沖電平的相對變化來表示代碼，因此也稱相對碼波形，而相應(yīng)的稱前面的單極性或雙極性波形為絕對碼波形。用差分波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，特別是在相應(yīng)調(diào)制系統(tǒng)中可用于解決載波相位模糊問題。6、多電平波形上述波形的電平取值只有兩種，即一個二進(jìn)制相對碼對應(yīng)一個脈沖。為了提高頻帶利用率，可以采用多電平波形或多值波形。由于多電平波形的一個脈沖對應(yīng)多個二進(jìn)制碼，在波特率相同的條件下，比特率提高了，因此多電平波形在頻帶受限的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。2.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型1、ami碼ami碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼。編碼規(guī)則：把碼元序列中的“1”碼變?yōu)闃O

13、性交替變化的傳輸碼+1、-1、+1、-1、，而碼元序列中的“0”碼保持不變。例如： 消息碼： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 ami碼： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 -1 +1 ami碼對應(yīng)的波形是具有正，負(fù)，零三種電平的脈沖序列。它可以看成是單極性波形的變形，即“0”仍對應(yīng)零電平，而“1”交替對應(yīng)正，負(fù)電平。優(yōu)點：無直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，能量集中在頻率為1/2碼速處；編解碼電路簡單，且可利用傳號極性交替這一規(guī)律觀察誤碼情況；如果它是amirz波形，接收后只要全波整流，就可變?yōu)閱螛O性rz波形，從中可以提取位定時分

14、量。缺點：當(dāng)碼元序列中出現(xiàn)長連“0”時，信號的電平長時間不跳變，會造成提取定時信號的困難。2、hdb3碼hdb3碼全稱是三階高密度雙極性碼。它是為了克服傳輸波形中出現(xiàn)長連“0”碼情況而設(shè)計的ami 碼的改進(jìn)型。編碼規(guī)則：（1）檢查消息碼中“0”的個數(shù)。當(dāng)連“0 ”數(shù)目小于等于3時，hdb3碼與ami 碼一樣。（2）如果出現(xiàn)四個以上連“0 ”串時，則將每4 個連“0 ”化作一小節(jié)，定義為b00v，稱為破壞節(jié)，其中v稱為破壞脈沖，而b稱為調(diào)節(jié)脈沖。（3）v與前一個相鄰的非“0”脈沖極性相同，并且要求相鄰的v碼之間極性必須交替。v的取值為+1或-1。（4）b的取值可選0，+1，-1，以使v同時滿足（

15、3）中的兩個要求。（5）v碼后面的傳號碼極性極性也要交替。例如：消息碼： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ami碼：-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 hdb3碼：-1 0 0 0 v +1 0 0 0 +v -1 +1 b 0 0 v +b 0 0 +v -1 其中的脈沖和脈沖與脈沖波形相同，用v或b符號表示的目的是為了示意該非零碼是由原信碼的“0”變換而來的。hdb3碼的編碼規(guī)則雖然比較復(fù)雜，但解碼卻比較簡單。從編碼過程中可以看出，每一個v碼總是與其前一個非0碼（包括b碼在內(nèi)）同極

16、性，因此從收到的碼序列中可以很容易地找到破壞點v碼，于是可斷定v碼及其前3個碼都為“0”碼，再將所有的-1變?yōu)?1后，便可恢復(fù)原始信息代碼。hdb3碼的特點是明顯的，它既保留ami碼無直流分量，便于直接傳輸?shù)膬?yōu)點，又克服了長連0串（連0的個數(shù)最多3個）的出現(xiàn)，hdb3碼的頻譜中既消除了直流和甚低頻分量，又消除了方波中的高頻分量，非常適合基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求。因此，hdb3碼是目前實際系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的碼型。雖然hdb3碼比ami 碼的性能更好，但它仍屬于1b1t 碼型。3、雙相碼雙相碼又稱曼徹斯特碼。它用一個周期的正負(fù)對稱方波來代表碼元“0”，而用它的反相波形來代表碼元“1”。編碼規(guī)則：“0

17、”碼用“01”兩位碼表示，“1”碼用“10”兩位碼表示。例如：消息碼： 1 1 0 0 1 0 1雙相碼： 10 10 01 01 10 01 10這種碼在每個碼元的中心部位都發(fā)生電平跳變，因此有利于定時同步信號的提取，而且定時分量的大小不受信源統(tǒng)計特性的影響。曼徹斯特碼中，由于正負(fù)脈沖各占一半，因此無直流分量，但這種碼占用的頻帶增加了一倍。曼徹斯特碼適合在較短距離的同軸電纜信道上傳輸。4、差分雙相碼為了解決雙相碼因極性反轉(zhuǎn)而引起的譯碼錯誤，可以采用差分雙相碼的概念。雙相碼是利用每個碼元持續(xù)時間中間的電平跳變進(jìn)行同步和信碼表示。而在差分雙相碼編碼中，每個碼元中間的電平跳變用于同步，而每個碼元的

18、開始處是否存在額外的跳變用來確定信碼。5、密勒碼密勒碼又稱延遲調(diào)制碼，是雙相碼的一種變形。編碼規(guī)則：“1”碼用碼元中心點出現(xiàn)躍變來表示，即用“10”或“01”表示。“0”碼有兩種情況：單個“0 ”時，在碼元持續(xù)時間內(nèi)不出現(xiàn)電平躍變，且與相鄰碼元的邊界處也不躍變，連“0”時，在兩個“0”碼的邊界處出現(xiàn)電平躍變，即“00”與“11”交替。6、cmi碼cmi碼是傳號反轉(zhuǎn)碼的簡稱，與雙相碼類似，它也是一種雙極性二電平碼。編碼規(guī)則：“1”碼交替用“11”和“00”兩位碼表示；“0”碼固定的用“01”表示。圖2-2 cmi編碼序列圖第3章 實驗原理3.1數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖2-3 數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源信 源

19、編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信 源譯碼器信宿信道噪聲數(shù)字信源數(shù)字信宿編碼信道3.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型gr() 發(fā)送濾波器 信道傳輸 接收濾波器抽樣判決c()gt()anan n（t）噪聲源 定時信號位定時抽取圖2-4數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型假設(shè)為發(fā)送濾波器的輸入符號序列，在二進(jìn)制的情況下，符號的取值為0，1或-1，+1。為分析方便，我們把這個序列對應(yīng)的基帶信號表示成這個信號是由時間間隔為的單位沖激函數(shù)構(gòu)成的序列，其每一個的強(qiáng)度則由決定。當(dāng)激勵發(fā)送濾波器時，發(fā)送濾波器產(chǎn)生大輸出信號為式中：“*”是卷積符號；是單個作用下形成的發(fā)送基本波形，即發(fā)送濾波器的沖激響應(yīng)。設(shè)發(fā)送濾波器的傳輸

20、特性為，則由下式確定若再設(shè)信道的傳輸特性為，接收濾波器的傳輸特性為，則圖1-2所示的基帶傳輸系統(tǒng)的總傳輸特性為其單位沖激響應(yīng)為是在單個作用下，形成的輸出波形。因此在沖激脈沖序列作用下，接收濾波器輸出信號可表示為式中，是加性噪聲經(jīng)過接收濾波器后輸出的噪聲。然后，抽樣判決器對進(jìn)行抽樣判決，以確定所傳輸?shù)臄?shù)字信息序列。例如，我們?yōu)榱舜_定第k個碼元的取值，首先應(yīng)該在時刻上對進(jìn)行抽樣，以確定在該樣點上的值。由上式可得式中：是第k個接收碼元波形的抽樣值，它是確定的依據(jù)；是除第k個碼元以外的其它碼元波形在第k個抽樣時刻上的總和，它對當(dāng)前碼元的判決起著干擾的作用，所以稱之為碼間串?dāng)_值，由于是以概率出現(xiàn)的，故碼

21、間串?dāng)_值通常是一個隨機(jī)變量；是輸出噪聲在抽樣瞬間的值，它是一種隨機(jī)干擾，也會影響第k個碼元的正確判決。第4章 matlab軟件簡介4.1軟件介紹 matlab是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如c、fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。 matlab和mathema

22、tica、maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。matlab可以進(jìn)行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 matlab的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用matlab來解算問題要比用c，fortran等語言完成相同的事情簡捷得多，并且matlab也吸收了像maple等軟件的優(yōu)點,使matlab成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對c，fortran，c+ ，java的支持。可以直

23、接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲絤atlab函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的matlab愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。matlab 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行以下各種工作： 數(shù)值分析 數(shù)值和符號計算 工程與科學(xué)繪圖 控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 數(shù)字圖像處理 技術(shù) 數(shù)字信號處理 技術(shù) 通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真 matlab 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計、測試和測量、財務(wù)建模和分析以及計算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨提供的專用 matlab 函數(shù)集）擴(kuò)展了 matlab 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。 20世紀(jì)70年代，

24、美國新墨西哥大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系主任cleve moler為了減輕學(xué)生編程的負(fù)擔(dān)，用fortran編寫了最早的matlab。1984年由little、moler、steve bangert合作成立了的mathworks公司正式把matlab推向市場。到20世紀(jì)90年代，matlab已成為國際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計算軟件。4.2 matlab 語言的特點matlab 語言有如下的特點：1、編程效率高2、用戶使用方便3、擴(kuò)充能力強(qiáng) 4、語句簡單，內(nèi)涵豐富5、高效方便的矩陣和數(shù)組運算 6、方便的繪圖功能第5章 實驗內(nèi)容5.1理想低通特性滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的有很多種，容易想到的一種極限情況，就是為理想低通型。

25、沖激響應(yīng) 傳輸特性圖5-1 理想低通傳輸系統(tǒng)特性理想低通信號的主要缺點：a.工程上難以實現(xiàn)；物理上難以實現(xiàn)；b.尾部衰減慢（沖激響應(yīng)h(t)波形收斂速度較慢，拖尾以1/t速率衰減，當(dāng)存在定時誤差時會帶來比較大的干擾）如果抽樣時刻稍有偏差，就會出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_。5.2余弦滾降特性為了解決理想低通特性存在的問題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這稱為“滾降”。只要在滾降段中心頻率處呈奇對稱的振幅特性，就必然可以滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，從而實現(xiàn)無碼間串?dāng)_傳輸。按余弦特性滾降的傳輸函數(shù)可表示為 其相應(yīng)的為式中，為滾降系數(shù)，用于描述滾降程度。它定義為式中，為奈奎斯特帶寬；是超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展

26、量。5.3 余弦滾降系基于matlab的程序及仿真結(jié)果根據(jù)以上系統(tǒng)分析,用simulink搭建仿真模型.首先把系統(tǒng)分解成信號發(fā)生器、發(fā)送/接收濾波器、傳輸信道、manchester編/解碼器、位定時提取電路和采樣判決電路這幾個子系統(tǒng).然后對子系統(tǒng)分別進(jìn)行構(gòu)造和測試:這些子系統(tǒng)是由simulink模塊庫提供的基本模塊以及通信工具箱、數(shù)字信號處理工具箱提供的專用模塊搭建并且經(jīng)過封裝形成的6.為了顯示仿真結(jié)果,在模型中添加了示波器(scope)、功率譜密度儀(powerspectral density)、眼(eye-diagramplot)、誤碼儀(errorrate)等畫圖和顯示模塊.程序運行結(jié)果

27、如下圖所示：圖5-2 程序運行圖在上述運行結(jié)果中我們可以看出，頻域波形在滾降段中心頻率處呈奇對稱特性，滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則。圖可證明，滾降系數(shù)越大，超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展量越大，要求帶寬增大。時域波形中，滾降系數(shù)越大，波形的拖尾衰減越快，對位定時精度要求越低。數(shù)學(xué)分析證明，升余弦滾降系統(tǒng)的不但滿足抽樣值上無碼間串?dāng)_的傳輸條件，且各抽樣值之間又增加了一個零點，其尾部衰減較快，這樣有利于減小碼間串?dāng)_和位定時誤差的影響。但是這種系統(tǒng)所占頻帶帶寬是理想低通系統(tǒng)的2倍，頻帶利用率為，是基帶系統(tǒng)最高利用率的一半。5.4 實驗仿真與分析假設(shè)加性噪聲不存在，傳輸64個特定的二進(jìn)制比特，如果比特速率rb =1/

28、ts，基帶系統(tǒng)不采用匹配濾波器，畫出接收濾波器的輸出信號波形和眼圖，判斷有無碼間干擾，求出抽樣判決后的數(shù)字序列。如果將比特速率改為，畫出接收濾波器的輸出信號波形和眼圖，判斷有無碼間干擾，求出抽樣判決后的數(shù)字序列。1、 不采用匹配濾波器rb =1/ts圖5-3 不采用匹配濾波器rb =1/ts的仿真結(jié)果仿真分析：可以看出此時判決序列無失真的恢復(fù)了原始序列。圖5-4 接受濾波器接收信號眼圖仿真分析：眼睛睜得很大，除一個眼有少許畸變之外無明顯失真。噪聲容限大，抗噪性能好。2、 不采用匹配濾波器rb=4/5/ts時仿真結(jié)果圖5-5 不采用匹配濾波器rb=4/5/ts時仿真結(jié)果實驗仿真分析：判決序列跟原

29、始序列比在n=8處有明顯的誤判。圖5-6 受濾波器接收信號眼圖仿真分析：眼圖眼睜得不大，有明顯碼間干擾。5.5 實驗總結(jié)1、未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始，稱為數(shù)字基帶信號。2、不經(jīng)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)，稱為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。而把包括調(diào)制和調(diào)解過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字帶通（或頻帶）傳輸系統(tǒng)。3、余弦滾降系統(tǒng)頻域波形在滾降段中心頻率處呈奇對稱特性，滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則。滾降系數(shù)越大，超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展量越大，要求帶寬增大。4、升余弦滾降系統(tǒng)的不但滿足抽樣值上無碼間串?dāng)_的傳輸條件，且各抽樣值之間又增加了一個零點，其尾部衰減較快，這樣有利于減小碼間串?dāng)_和位定時

30、誤差的影響。5、輸入信號信噪比越大，系統(tǒng)的可靠性越高。升余弦滾降系數(shù)；（1）影響濾波器的帶寬;當(dāng)a= 0時，帶寬為1/ 2ts hz；a=1時，帶寬為1/ts hz。即越大帶寬越大。（2）影響旁瓣衰減。 越小時域旁瓣衰減越慢，頻域帶寬越窄，信息傳輸質(zhì)量越不保障。6、眼圖是指通過示波器觀察接收端輸出的基帶信號波形，從而估計（有無碼間干擾）和調(diào)整系統(tǒng)性能。眼睛睜得越大，噪聲容限越大，系統(tǒng)抗噪性能越好。參考文獻(xiàn)1樊昌信，曹麗娜，通信原理（第6版），國防工業(yè)出版社.2劉樹棠，現(xiàn)代通信系統(tǒng)（第1版），西安交通大學(xué)出版社.3lucky r w.automatic equalization for digi

31、tal communications.bell syst.tech.j.,1965,(44)4:547-588.4john g.proakis.digital communications.third edition 1995.5馬宏杰. 數(shù)據(jù)通信. 北京: 中國鐵道出版社, 1995. 3740.6丁玉美, 高西全, 彭學(xué)愚. 數(shù)字信號處理. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 1994. 265268.7郭梯云, 劉增基, 王新海, 詹道庸, 楊洽. 數(shù)據(jù)傳輸. 北京: 人民郵電出版社, 1998. 123164.8施陽, 嚴(yán)衛(wèi)生, 李俊, 鄭會永. matlab 語言精要及動態(tài)仿真工具si

32、m ulink. 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 1998. 6781.附錄余弦滾降系統(tǒng)基于matlab仿真源程序如下:ts=1; %采樣間隔n=17; %采樣點數(shù)dt=ts/n; %時間采樣間隔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; else if abs(f(k)0.5);x0=x0;n=0:m-1;subplot(3,2,1),stem(x0,b.);axis(0

33、m+1 0 1.5)title(輸入符號序列); n=0:l*m-1;x1=zeros(1,l*m);for i=1:m x1(l*i-(l-1)=x(i);endsubplot(322);stem(n,x1,.);title(發(fā)送信號); %升余弦的發(fā)送濾波器alpha=1;h=syx2(alpha,n);subplot(323);stem(t,h,.);axis(-t/2,t/2,1.1*min(h),1.1*max(h);title(升余弦發(fā)送濾波器的時域沖激響應(yīng)); %發(fā)送濾波器輸出y=conv(x1,h);n=-t/2:l*m-1-t/2+n-1;subplot(324);stem(

34、n,y,.)axis(-t/2,l*m-1-t/2+n-1,1.1*min(y),1.1*max(y);title(發(fā)送濾波器輸出波形); %抽樣判決sam=zeros(1,m);for i=0:m-1 c=find(n=i*fs/rs); sam(i+1)=y(c);endn1=0:m-1;subplot(3,2,5),stem(n1,sam,.); title(抽樣值)b=zeros(1,m);for i=1:m if sam(i)0 b(i)=1; endendsubplot(3,2,6),stem(b,b.);axis(0 m+1 0 1.5)title(判決結(jié)果); %眼圖eyedi

35、agram(y,l,1,0);title(接收濾波器輸出信號眼圖)；2、不采用匹配濾波器rb=4/5/ts%輸入符號序列,形成發(fā)送信號m=8;%符號數(shù)n=32;%抽樣點數(shù)l=4;t0=1;ts=l*t0;rb=4/5/ts;tb=1/rb;fs=1/t0;%抽樣頻率bs=fs/2;%折疊頻率t=n/fs;t=-t/2+0:n-1/fs;f=-bs+0:n-1/t; x=1-2*(rand(1,m)0.5);x0=x0;n=0:m-1;subplot(3,2,1),stem(x0,b.);axis(0 m+1 0 1.5)title(輸入符號序列); n=0:tb*m-1;x1=zeros(1,tb*m);for i=1:m x1(tb*i-(tb-1)=x(i);endsubplot(322);stem(n,x1,.);title(發(fā)送信號); %升余弦的發(fā)送濾波器alpha=1;h=syx2(alpha,n);subplot(