畢業(yè)論文---基于matlab的最佳基帶傳輸系統(tǒng)分析

1、<p>　　本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題目：基于MATLAB的最佳基帶傳輸系統(tǒng)分析</p><p>　　學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電子信息工程07級(jí)2班 </p><p>　　學(xué)生姓名 </

2、p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　撰寫日期：2011年 4 月 19 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了數(shù)字傳輸技術(shù)，它采用了數(shù)字信號(hào)來傳遞信息，從此通信進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。數(shù)字通信系統(tǒng)主要的兩種通信模式:數(shù)字頻

3、帶傳輸通信系統(tǒng)，數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。本文主要研究通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)－數(shù)字基帶傳輸，基帶系統(tǒng)在數(shù)字通信中有重要的代表性。主要包括基帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、傳輸?shù)姆绞郊盁o碼間干擾條件的特性研究。在綜合考慮信道的加性噪聲干擾及限帶信道會(huì)引起碼間干擾的這兩方面因素，并研究其最佳基帶傳輸?shù)陌l(fā)送及接收濾波的設(shè)計(jì)問題。本文還著重的研究基于MATLAB語言的數(shù)字基帶傳輸特性，通過MATLAB設(shè)計(jì)并仿真基帶系統(tǒng)，在比較實(shí)測(cè)系統(tǒng)與理論研究的基礎(chǔ)上加深了對(duì)基帶傳輸

4、特性的理解。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)字基帶傳輸，碼間干擾，時(shí)域均衡 </p><p>　　Based on MATLAB the best base-band transmission system analysis</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　20 emerged

5、in the 1960s digital transmission technology, its adoption of a digital signal to transmit information, from communications to enter the digital era. Digital Communication System's two dominant mode of communication:

6、 digital transmission bandwidth communications systems, digital base-band transmission communications systems .The text introduces mostly about key technology of correspondence system which is numeric base-band transmiss

7、ion，it is an important representative. The base-band </p><p>　　Keywords：digital base-band;code of interference;time domain balanced</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

8、　　1 引言1</b></p><p>　　1.1問題的提出及研究意義1</p><p>　　1.1.1 問題的提出1</p><p>　　1.1.2 研究的意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　2 數(shù)字基帶系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及其實(shí)現(xiàn)方法2</p>&l

9、t;p>　　2.1 數(shù)字基帶系統(tǒng)的簡(jiǎn)介2</p><p>　　2.1.1 數(shù)字基帶信號(hào)2</p><p>　　2.1.2 數(shù)字基帶傳輸2</p><p>　　2.1.3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)2</p><p>　　2.1.4數(shù)字基帶傳輸?shù)囊蠹俺Ｓ么a型3</p><p>　　2.2 Matlab簡(jiǎn)介4&l

10、t;/p><p>　　2.2.1 MATLAB語句4</p><p>　　2.2.2 MATLAB在通信系統(tǒng)中的仿真5</p><p>　　3 基帶傳輸系統(tǒng)特性的研究6</p><p>　　3.1 基帶傳輸?shù)墓β首V研究6</p><p>　　3.2 眼圖在基帶傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用8</p><p&g

11、t;　　3.3 基帶傳輸中的時(shí)域均衡技術(shù)9</p><p>　　3.4 基帶系統(tǒng)的基帶傳輸特性10</p><p>　　3.4.1 升余弦滾降傳輸特性10</p><p>　　3.4.2 部分響應(yīng)系統(tǒng)12</p><p>　　3.5 數(shù)字信號(hào)的最佳接收14</p><p>　　3.6 基帶系統(tǒng)的最佳化15&

12、lt;/p><p>　　3.7 綜合基帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真15</p><p><b>　　4 結(jié)語17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p><p><b>

13、　　1 引言</b></p><p>　　1.1問題的提出及研究意義</p><p>　　1.1.1 問題的提出</p><p>　　20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了數(shù)字傳輸技術(shù)，它采用了數(shù)字信號(hào)來傳遞信息，從此通信進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。目前，通信網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，在我國(guó)公眾通信網(wǎng)中傳輸?shù)男盘?hào)主要是數(shù)字信號(hào)。數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，例如數(shù)字移動(dòng)通信、數(shù)字衛(wèi)星通

14、信、數(shù)字電視廣播、數(shù)字光纖通信、數(shù)字微波通信、數(shù)字視頻通信、多媒體通信等等。數(shù)字通信系統(tǒng)主要的兩種通信模式:數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)，數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.2 研究的意義 </p><p>　　實(shí)際中，基帶傳輸不如頻帶傳輸應(yīng)用廣泛，但對(duì)基帶傳輸?shù)难芯咳杂蟹浅Ｖ匾囊饬x。這是因?yàn)椋旱谝唬瑪?shù)字基帶系統(tǒng)的許多問題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題；第二，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)

15、展，基帶傳輸這種方式也有迅速發(fā)展的趨勢(shì)，它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸；第三，在理論上，任何一個(gè)線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以有一個(gè)等效的基帶載波調(diào)制系統(tǒng)所替代。因此，很有必要對(duì)基帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行綜合系統(tǒng)的分析[1]。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前，數(shù)字通信在衛(wèi)星通信、光纖通信、移動(dòng)通信等方面發(fā)展很快。由于基帶傳輸系統(tǒng)在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中

16、有不可替代的作用，其應(yīng)用范圍也隨著技術(shù)的發(fā)展?jié)B入網(wǎng)絡(luò)通信、衛(wèi)星通信、手機(jī)通信、數(shù)字電視、數(shù)字電話等生活、科技的各方面，日益成為數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。工業(yè)電視采用的基帶傳輸方式。它是工業(yè)用的一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)，已在寶鋼分公司廣泛應(yīng)用。視頻信號(hào)的傳輸方式可分為基帶傳輸和調(diào)制傳輸兩大類，這里的基帶傳輸是指攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)不經(jīng)過任何處理，直接通過同軸電纜傳輸?shù)奖O(jiān)視端。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中記憶非線性信道的自適應(yīng)數(shù)字基帶預(yù)失真線性化技術(shù),提出

17、了一種基于記憶多項(xiàng)式的非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)基帶預(yù)失真方案,給出了自適應(yīng)算法。仿真結(jié)果表明,該方案能有效抑制帶外頻譜擴(kuò)散,減小帶內(nèi)失真,降低誤比特率,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中記憶非線性失真的自適應(yīng)預(yù)失真[2]?；鶐в纸谢l，在大部分手機(jī)中，基頻都是最昂貴的半導(dǎo)體元件，隨著顯示屏價(jià)格的下降，基頻正在成為手機(jī)中占成本比例最高的元件。不僅如此，基頻還決定了手機(jī)平臺(tái)的選擇，很大程度上決定了手機(jī)的功能和性能。毫無疑問，基頻是手機(jī)的心臟。值得一提的是現(xiàn)在

18、WCDMA系統(tǒng)向后3G演進(jìn)的</p><p>　　2 數(shù)字基帶系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及其實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　2.1 數(shù)字基帶系統(tǒng)的簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1.1 數(shù)字基帶信號(hào)</p><p>　　通信的根本任務(wù)是遠(yuǎn)距離傳輸信息，準(zhǔn)確地傳輸數(shù)字信息是數(shù)字通信中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對(duì)象通常是二進(jìn)制數(shù)字信息。它可能是來自計(jì)算

19、機(jī)、網(wǎng)絡(luò)或其他數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字代碼，也可能來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼信號(hào)。數(shù)字信息在一般情況下可以表示為一個(gè)數(shù)字序列：</p><p>　　…，,,,,,…,,…</p><p>　　簡(jiǎn)記為｛｝。是數(shù)字序列的基本單元，稱為碼元。每一個(gè)碼元只能取離散的有限個(gè)值，例如在二進(jìn)制中，取0或1兩個(gè)值；在M進(jìn)制中，取0，1，2，…，M-1等M個(gè)值，或者取二進(jìn)制碼的M種排列。</p>&

20、lt;p>　　由于碼元只有有限個(gè)可能取值，所以通常用不同幅度的脈沖表示碼元的不同取值，例如用幅度為A的矩形脈沖表示1，用幅度為-A的矩形脈沖表示為0。這種脈沖信號(hào)被稱為數(shù)字基帶信號(hào)，這是因?yàn)樗鼈兯紦?jù)的頻帶通常從直流和低頻開始[5]。</p><p>　　2.1.2 數(shù)字基帶傳輸</p><p>　　在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中所傳輸?shù)耐ǔＪ嵌獢?shù)字信號(hào)。設(shè)計(jì)數(shù)字傳輸系統(tǒng)要考慮的基本想法是選擇一

21、組有限個(gè)離散的波形來表示數(shù)字信息。這些離散波形可以是載波進(jìn)行調(diào)制后的波形,也可以是不經(jīng)過調(diào)制的不同電平信號(hào)。來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號(hào)，或者是來自模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后的PCM碼組，ΔM序列等等都是基帶數(shù)字信號(hào)。 這些信號(hào)往往包含豐富的低頻分量。有些場(chǎng)合可以不經(jīng)過載波調(diào)制和解調(diào)過程而直接傳輸，稱為基帶傳輸。</p><p>　　系統(tǒng)基帶波形被脈沖變換器變換成適應(yīng)信道傳輸?shù)拇a型后，就送入信道，一方面受到信道特性的影

22、響，使信號(hào)產(chǎn)生畸變；另一方面信號(hào)被信道中的加性噪聲所疊加，造成信號(hào)的隨即畸變。因此，在接收端必須有一個(gè)接收濾波器，使噪聲盡可能受到抑制，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在安排一個(gè)有限整形器和抽樣判決器組成的識(shí)別電路，進(jìn)一步排除噪聲干擾和提取有用信號(hào)。對(duì)于抽樣判決，必須有同步信號(hào)提取電路。在基帶傳輸中，主要采用位同步。同步信號(hào)的提取方式采用自同步方式（直接法）。同步系統(tǒng)性能的好壞將直接影響通信質(zhì)量的好壞，甚至?xí)绊懲ㄐ拍芊裾＿M(jìn)行。</p&g

23、t;<p>　　2.1.3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)</p><p>　　基帶傳輸包含著數(shù)字通信技術(shù)的許多問題，頻帶傳輸是基帶信號(hào)調(diào)制后再傳輸?shù)模虼祟l帶傳輸也存在基帶問題?；鶐鬏?shù)脑S多問題，頻帶傳輸同樣須考慮。如果把調(diào)制與解調(diào)過程看做是廣義信道的一部分，則任何數(shù)字傳輸系統(tǒng)均可等效為基帶傳輸系統(tǒng)。理論上還可證明，任何一個(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以由一個(gè)等效的基帶傳輸系統(tǒng)來代替。</p>

24、;<p>　　數(shù)字基帶系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。</p><p>　　信道信號(hào)形成器：基帶傳輸系統(tǒng)的輸入是由終端設(shè)備或編碼器產(chǎn)生的脈沖序列，它不一定適合直接在信道中傳輸。信道信號(hào)形成器的作用就是把原始基帶信號(hào)變換成適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)，這種變換主要是通過碼型變換和波形變換來實(shí)現(xiàn)的，其目的是與信道匹配，便于傳輸，減小碼間串?dāng)_，利于同步提取和抽樣判決。</p><p>　　信

25、道：允許基帶信號(hào)通過的媒質(zhì)。信道的傳輸特性通常不滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，恒參信道如（明線、同軸電纜、對(duì)稱電纜、光纖通道、無線電視距中繼、衛(wèi)星中繼信道）對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕蔷€形畸變；隨參信道如（短波電離層反射、對(duì)流層散射信道等）對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕蓄l率彌散現(xiàn)象（多徑傳播）、頻率的選擇性衰落。信道的線性噪聲和加性噪聲的影響。在通信系統(tǒng)的分析中，常常把噪聲n(t)等效，集中在信道中引入。</p><p>　　接收濾波器

26、：主要作用是濾除帶外噪聲，對(duì)信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。</p><p>　　抽樣判決器：它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在由位定時(shí)脈沖控制的特殊點(diǎn)對(duì)接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。</p><p>　　自同步法的同步提取電路：有兩部分組成，包括非線型變換處理電路和窄帶濾波器或鎖相環(huán)。非線型變換處理電路的作用是使接收信號(hào)或解調(diào)后的數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過

27、非線型變換處理電路后含有位同步分量或位同步信息。窄帶濾波器或鎖相環(huán)的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號(hào)。</p><p>　　2.1.4數(shù)字基帶傳輸?shù)囊蠹俺Ｓ么a型</p><p>　　在實(shí)際基帶傳輸系統(tǒng)中，并非所有的原始基帶數(shù)字信號(hào)都能在信道中傳輸。例如，有的信號(hào)含有豐富的直流和低頻成分，不便提取同步信號(hào)；有的信號(hào)易于形成碼間串?dāng)_等。因此，基帶傳輸系統(tǒng)首先面臨的問題是選擇

28、什么樣的信號(hào)形式，即傳輸碼型的選擇和基帶脈沖波形的選擇。</p><p>　　為了在傳輸信道中獲得優(yōu)良的傳輸特性，一般要將信碼信號(hào)變化為適合于信道傳輸特性的傳輸碼，即進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇a型變換。</p><p>　　對(duì)傳輸碼型的要求如下：</p><p>　　傳輸信號(hào)的頻譜中不應(yīng)有直流分量，低頻分量和高頻分量也要小。</p><p>　　碼型中應(yīng)包含

29、定時(shí)信息，有利于定時(shí)信息的提取，盡量減小定時(shí)抖動(dòng)。</p><p>　　碼型變換設(shè)備要簡(jiǎn)單可靠。</p><p>　　碼型具有一定檢錯(cuò)能力，若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，則可根據(jù)這一規(guī)律性檢測(cè)傳輸質(zhì)量，以便做到自動(dòng)檢測(cè)。</p><p>　　編碼對(duì)信息類型不應(yīng)有任何限制，即對(duì)信源具有透明性。</p><p>　　常用的碼型有AMI碼、HDB3碼、

30、分相碼、反轉(zhuǎn)碼AMI等[1]。</p><p>　　2.2 Matlab簡(jiǎn)介</p><p>　　2.2.1 MATLAB語句</p><p>　　美國(guó)Mathwork公司于1967年推出了“Matrix Laboratory”（縮寫為Matlab）軟件包，不斷更新和擴(kuò)充。它是一種功能強(qiáng)、效率高便于進(jìn)行科學(xué)和工程計(jì)算的交互式軟件包。其中包括：一般數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算

31、、數(shù)字信號(hào)處理、建模和系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應(yīng)用程序。</p><p>　　結(jié)合MATLAB的功能與特點(diǎn)，在基帶傳輸系統(tǒng)仿真中有如下應(yīng)用：</p><p>　?。ㄒ唬└咝Х奖愕木仃嚭蛿?shù)組運(yùn)算 </p><p>　　1.全零矩陣Zeros及全1矩陣Ones</p><p>　　Zeros（n，m）產(chǎn)生一個(gè)尺寸為n * m，元素全為零的矩陣。</

32、p><p>　　Ones（n，m）產(chǎn)生一個(gè)尺寸為n*m的矩陣。</p><p>　　Zeros（N）產(chǎn)生一個(gè)N維全零方陣。</p><p>　　Ones（size（A））產(chǎn)生一個(gè)尺寸與A相同的全1矩陣。</p><p>　　2.隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生命令rand及正態(tài)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生命令Randn</p><p>　　rand（n，m）產(chǎn)生

33、一個(gè)尺寸為n*m的矩陣，其元素按均勻分布隨機(jī)取值于區(qū)間[0，1]。</p><p>　　Randn（n，m）產(chǎn)生一個(gè)尺寸為n*m的矩陣，其元素服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布（均值為零，方差為1）。</p><p>　　Rand（size（a））產(chǎn)生一個(gè)尺寸與a相同的均勻分布隨機(jī)矩陣。</p><p>　　Randn（size（a））產(chǎn)生一個(gè)與a相同的正態(tài)分布隨機(jī)矩陣。</p

34、><p>　　3.元素均勻分割命令linspace</p><p>　　函數(shù)linspace（a，b，N）產(chǎn)生一個(gè)N維矢量，N個(gè)元素均勻分割區(qū)間[a，b]，第一個(gè)是a，第二個(gè)是b。</p><p>　　4.矩陣元素重排命令reshape</p><p>　　reshape（x，m，n）把矩陣x的元素重排列成m*n的矩陣形式，按逆時(shí)針方向取數(shù)。&l

35、t;/p><p>　　5.矩陣元素左右倒轉(zhuǎn)fliplr</p><p>　　fliplr可以把矩陣或向量倒置過來[6]。</p><p>　　（二）方便的繪圖功能 </p><p>　　MATLAB提供了豐富的繪圖功能。結(jié)合在基帶系統(tǒng)中的仿真實(shí)驗(yàn)的需要，我們簡(jiǎn)要介紹一下二維繪圖函數(shù)的繪制方法。</p><p>　　1.二

36、維繪圖函數(shù)plot</p><p>　　若X、Y是兩個(gè)相同長(zhǎng)度的矢量，函數(shù)plot(X、Y)將激活一個(gè)圖形窗口，并畫出一條以X為橫坐標(biāo)，以Y為縱坐標(biāo)的曲線。例如： </p><p>　　t=[0:0.01:2*pi];</p><p>　　plot(t,sin(t))</p><p>　　即繪出函數(shù)sin（t）在區(qū)間[0，2*pi]上的曲線。

37、</p><p>　　使用plot（X，Y）函數(shù)時(shí)若省略參數(shù)X，Matlab將把Y中的元素的順序作為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)值。使用plot時(shí)也可加入另一個(gè)參數(shù)S ：plot（X，Y，S ），S 用來規(guī)定繪圖時(shí)使用的顏色和繪制方式。可以選擇不同的線型如實(shí)線、虛線、點(diǎn)劃線、波折線，也可以不劃線而用不同的標(biāo)記標(biāo)出點(diǎn)的位置。過程S 的字符有兩部分，第一部分是顏色（用一個(gè)字符表示），第二部分是繪制方式（用一到二個(gè)字符表示）。<

38、/p><p><b>　　表1 S的定義圖</b></p><p>　　2.命令hold和clf</p><p>　　在缺省狀態(tài)下，執(zhí)行plot是matlab先清除圖形窗口再繪圖。執(zhí)行hold on 后再執(zhí)行plot時(shí)，matlab將不清除圖形窗口。這樣，就可以在同一圖形內(nèi)畫多條曲線。執(zhí)行hold off將使圖形窗口變回原來的狀態(tài)。單獨(dú)執(zhí)行hol

39、d而不帶參數(shù)on或off，將圖形窗口的hold狀態(tài)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　命令clf則是清除當(dāng)前的圖形窗口，但它不改變hold的狀態(tài)。</p><p>　　3.函數(shù) semilogy（）</p><p>　　函數(shù)semilogy（）與plot（）一樣，只是Y軸是對(duì)數(shù)坐標(biāo)。類似還有semilogx（），loglog（）等。</p><p>

40、<b>　　4.標(biāo)簽</b></p><p>　　xlable(str)給X軸加上一個(gè)以字符串str為內(nèi)容的標(biāo)簽。Ylable（str）則給Y軸加標(biāo)簽。Title（str）則給整個(gè)加上標(biāo)題。</p><p>　　5.Figure 與close</p><p>　　如果想在同一個(gè)程序中開出多個(gè)圖形窗口，可以使用figure命令。單獨(dú)執(zhí)行figur

41、e后，MATLAB將創(chuàng)建一個(gè)新的圖形窗口，并以此作為當(dāng)前窗口。執(zhí)行figure（N）將使第N個(gè)圖形成為當(dāng)前圖形窗口。如果第N個(gè)窗口不存在，則figure（N）可創(chuàng)建一個(gè)新的窗口。命令close關(guān)閉當(dāng)前圖形窗口。Close（N）關(guān)閉第N個(gè)圖形窗口。Close all 關(guān)閉所有圖形窗口。</p><p>　　6.創(chuàng)建子圖命令subplot</p><p>　　subplot（m，n，p）命令把

42、當(dāng)前圖形窗口分割成m*n個(gè)繪畫區(qū)域，并選擇第P個(gè)區(qū)域?yàn)榧せ顓^(qū)域[7]。</p><p>　　2.2.2 MATLAB在通信系統(tǒng)中的仿真</p><p>　　matlab工具有很強(qiáng)的仿真能力可以仿真NR碼、NRZ碼、AMI碼、PAM碼等各種編碼及分析其功率譜。同時(shí)可以仿真通信系統(tǒng)的應(yīng)用。Matlab在通信系統(tǒng)的仿真詳細(xì)的在第三章研究。</p><p>　　這里主要介紹

43、仿真的理論基礎(chǔ)：</p><p>　　1.時(shí)域抽樣和頻域抽樣</p><p>　　若信號(hào)函數(shù) s(t)為定義在時(shí)間區(qū)間（-，+）上的連續(xù)函數(shù)，按區(qū)間[-T/2，T/2]</p><p>　　截短為ST（t）,再對(duì)ST（t）按時(shí)間間隔t均勻取樣，取樣點(diǎn)數(shù)：</p><p>　　N（t）=T/t；仿真時(shí)用這個(gè)樣值函數(shù)來表示S（t）</p&g

44、t;<p>　　如果信號(hào)的最高頻率為fH，那么必須有fH〈〈0.5/t,設(shè)為Bs，Bs=0.5/t 稱為仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)帶寬。</p><p>　　若信號(hào)s(t)的頻譜S（f）為定義在頻率區(qū)間 （-，+）上的連續(xù)函數(shù)，按區(qū)間[-Bs，Bs]截?cái)郤（f），然后f均勻取樣</p><p>　　N（t）=2 Bs /f=N；f=1/T</p><p>　　如果

45、仿真程序設(shè)定的頻域采樣間隔是f，那么就不能仿真截?cái)鄷r(shí)間1/f的信號(hào)。</p><p><b>　　2.頻域分析</b></p><p>　　函數(shù)t2f的功能是作傅立葉變換 格式：X=t2f（x）</p><p>　　函數(shù)f2t的功能是作傅立葉反變換 格式：x=t2f（X）</p><p>　　其中x是時(shí)域信號(hào)x是時(shí)域信

46、號(hào)x（t）的截短抽樣取得的取樣值矢量。</p><p>　　X是傅立葉X（f）的取樣值矢量。</p><p>　　3.取樣判決和誤碼率的測(cè)量</p><p>　　設(shè)矢量a表示發(fā)送的碼序列，矢量y表示在判決觀測(cè)到的疊加有噪聲的接收信號(hào)。接收端在每隔一個(gè)碼元間隔Ts取一個(gè)點(diǎn)作為判決量。所有取樣結(jié)果構(gòu)成一個(gè)矢量；若取樣時(shí)刻無偏差則b=y(1:L:N)，若取樣時(shí)刻有K*△t

47、的恒定偏差，則b=y（1+k：L：N）。若判決門限為vth,則判決結(jié)果為c=sign（b-vth）雙極性或c=sign（b-vth）+1）/2 單極性。</p><p>　　若在一次觀察中發(fā)送的碼元是長(zhǎng)度為M的矢量a,，對(duì)應(yīng)的判決結(jié)果是c。誤碼數(shù)是a與c中不相同的符號(hào)數(shù)，即n_err=length（find（a~=c））,于是誤碼率為Pe=n_err/M.</p><p>　　對(duì)于基帶系統(tǒng)

48、的研究，誤碼率是一個(gè)非常重要的概念，也是評(píng)價(jià)系統(tǒng)好壞的重要參數(shù)。在用matlab仿真系統(tǒng)中，在模擬實(shí)際的條件下，達(dá)到理想的誤碼率是我們的目標(biāo)[8]。</p><p>　　3 基帶傳輸系統(tǒng)特性的研究</p><p>　　3.1 基帶傳輸?shù)墓β首V研究</p><p>　　在通信中，除測(cè)試信號(hào)外，數(shù)字基帶信號(hào)通常都是隨機(jī)脈沖序列。因?yàn)槿粼跀?shù)字通信系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)字序列不是隨

49、機(jī)的，而是確知的，則消息就不攜帶任何信息，通信就失去意義。研究隨機(jī)脈沖序列的頻譜，要從統(tǒng)計(jì)分析的角度出發(fā)，研究它的功率譜密度。</p><p>　　設(shè)一個(gè)二進(jìn)制隨機(jī)脈沖序列如圖2所示。這里g1（t）和g2（t）分別代表符號(hào)的0和1，Ts為每一個(gè)碼元寬度。應(yīng)當(dāng)說明的是，圖中雖然把g1（t）和g2（t）都畫成了三角形（高度不同），但實(shí)際上g1（t）和g2（t）可以是任意的脈沖。</p><p>

50、;　　圖2 任一隨機(jī)脈沖序列示意波形</p><p>　　現(xiàn)在假設(shè)序列中任一碼元序列時(shí)間Ts內(nèi)g1（t）和g2（t）出現(xiàn)的概率分別為P，1－P，且認(rèn)為它們的出現(xiàn)是互不依賴的（統(tǒng)計(jì)獨(dú)立），則該序列s(t)可寫成</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　其中</b></p><

51、;p>　?。?）隨機(jī)基帶序列的功率譜密度</p><p>　　由于，故當(dāng)T→時(shí)，將變成</p><p>　　于是，的功率密度譜Ps（w）最后表示為</p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　上式是雙邊的功率譜密度表示式。如果寫成單邊的，則有</p><p><b&

52、gt;　　(3)</b></p><p>　　其中、分別為g1（t）、g2（t）的傅立葉變換, [9]。</p><p>　　從公式可以得出如下結(jié)論：</p><p>　　隨機(jī)脈沖序列功率譜包括兩部分：連續(xù)譜和離散</p><p>　　當(dāng)g1（t）和g2（t）、p、Ts給定后，隨機(jī)脈沖序列功率譜就確定了。</p>&

53、lt;p>　　根據(jù)連續(xù)譜可以確定隨機(jī)序列的寬度；根據(jù)離散譜可以確定隨機(jī)序列是否包含直流成分（m=0）及定時(shí)信號(hào)(m=1)。連續(xù)譜總存在，而離散譜視情況而定。</p><p>　　對(duì)于單極性波形：若假設(shè)g1（t）=0,g2（t）=g(t)隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度（雙邊）為</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　式中

54、，是的頻譜函數(shù)。當(dāng)，且為矩形脈沖，即</p><p>　　則（4）式將變成 (5)</p><p>　　可知有連續(xù)譜和直流分量。</p><p>　　對(duì)于雙極性波形：若假設(shè)g1（t）=－g2（t）=g(t)，則有</p><p><b>　　(6)</b></p><p>

55、;　　同理，當(dāng)，且為矩形脈沖， </p><p>　　式（6）將變成(7)</p><p>　　可知只有連續(xù)譜分量。</p><p>　　由以上分析可以看出，隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度可能包括兩個(gè)部分：連續(xù)譜和離散譜。對(duì)于連續(xù)譜而言，代表數(shù)字信息的g1（t）和g2（t）不能完全相同，故，因而總是存在的；對(duì)于離散譜來說，在一般情況下，它也總是存在的。但我們?nèi)菀子^察到

56、，若g1（t）和g2（t）是雙極性的脈沖，且波形出現(xiàn)概率相同，則式（3）中的第二、第三項(xiàng)為零，故此時(shí)沒有離散譜。</p><p>　　上述結(jié)果是十分有意義的，它一方面使我們了解隨機(jī)脈沖序列頻譜的特點(diǎn)，以及如何去具體地計(jì)算它的功率譜密度；另一方面利用它的離散譜是否存在這一特點(diǎn)，將使我們明確能否從脈沖序列中直接提取離散分量，以及采用怎樣的方法可以從基帶脈沖序列中獲得所需的離散分量。這一點(diǎn)在研究位同步、載波同步等問題時(shí)

57、將是重要的。</p><p>　　在matlab仿真時(shí)，若x是時(shí)域取樣值矢量，X是對(duì)應(yīng)的傅立葉變量，那么x的功率譜矢量：</p><p>　　P=（X.*conj(x)）/T. 其中 conj為共軛復(fù)數(shù)函數(shù)[10]。</p><p>　　分析數(shù)字信號(hào)的脈沖序列碼的功率譜可以知道信號(hào)功率的分布，根據(jù)主要功率集中在哪個(gè)頻段，可以確定信號(hào)帶寬，進(jìn)而考慮信道帶寬和傳輸網(wǎng)絡(luò)（

58、濾波器、均衡器）的傳輸特性。同時(shí)利用它的離散譜是否存在這個(gè)特點(diǎn)，可以明確能否從脈沖序列中直接提取所需的離散分量和采取怎樣的方法可以從序列中獲得所需的離散分量，以便在接收端用這些成分作位同步定時(shí)等。脈沖序列碼主要研究NRZ碼、RZ碼、AMI碼。分析噪聲的功率譜密度可以知道噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，并且可以人為的仿真噪聲。對(duì)于在基帶研究中有非常重要的AMI碼，根據(jù)編碼的規(guī)律，我們編寫了AMI碼的程序。</p><p>　　3

59、.2 眼圖在基帶傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　為了使系統(tǒng)達(dá)到最佳化，估計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)劣程度并觀察碼間干擾和噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響。眼圖的跡線與接收的基帶脈沖序列的波形失真程度成正比。失真越厲害，眼圖的跡線就越模糊。而眼睛張開大小反映了碼間干擾的強(qiáng)弱。在實(shí)際系統(tǒng)中，完全消除碼間串?dāng)_是十分困難的，而碼間串?dāng)_對(duì)誤碼率的影響目前尚無法找到數(shù)學(xué)上便于處理的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，還不能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。為了衡量基帶傳輸系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，在實(shí)驗(yàn)室中

60、，通常用示波器觀察接收信號(hào)波形的方法來分析碼間串?dāng)_和噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的影響，這就是眼圖分析法。如果將輸入波形輸入示波器的Y軸，并且當(dāng)示波器的水平掃描周期和碼元定時(shí)同步時(shí)，在示波器上顯示的圖形很象人的眼睛，因此被稱為眼圖。二進(jìn)制信號(hào)傳輸時(shí)的眼圖只有一只“眼睛”，當(dāng)傳輸三元碼時(shí)，會(huì)顯示兩只“眼睛”。眼圖是由各段碼元波形疊加而成的，眼圖中央的垂直線表示最佳抽樣時(shí)刻，位于兩峰值中間的水平線是判決門限電平[11]。 </

61、p><p>　　在無碼間串?dāng)_和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”開啟得最大。當(dāng)有碼間串?dāng)_時(shí)，波形失真，引起“眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟得小了，因此，“眼”張開的大小表示了失真的程度。由此可知，眼圖能直觀地表明碼間串?dāng)_和噪聲的影響，可評(píng)價(jià)一個(gè)基帶傳輸系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。另外也可以用此圖形對(duì)接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。通常眼圖可以用圖7.6所示的圖

62、形來描述。</p><p><b>　　由此圖可以看出：</b></p><p>　?。?）眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串?dāng)_影響而抽樣再生的時(shí)間間隔。顯然，最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)選在眼睛張開最大的時(shí)刻。</p><p>　?。?）眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)（或誤差）的靈敏度，斜邊越陡，系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)越敏感。</p><

63、;p>　?。?）眼圖左（右）角陰影部分的水平寬度表示信號(hào)零點(diǎn)的變化范圍，稱為零點(diǎn)失真量，在許多接收設(shè)備中，定時(shí)信息是由信號(hào)零點(diǎn)位置來提取的，對(duì)于這種設(shè)備零點(diǎn)失真量很重要。</p><p>　?。?）在抽樣時(shí)刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)失真量。</p><p>　　（5）在抽樣時(shí)刻上、下兩陰影區(qū)間隔的一半是最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它就有可能發(fā)生錯(cuò)誤判決；</p>

64、<p>　　（6）橫軸對(duì)應(yīng)判決門限電平[12]。</p><p>　　為了研究噪聲和信道帶寬引起的信號(hào)失真與眼圖關(guān)系，我們可以用附錄中的程序1在matlab工具中進(jìn)行仿真。其中我們?cè)O(shè)置了眼圖的參數(shù)如顯示的碼元個(gè)數(shù)，利用眼圖在多個(gè)時(shí)間段內(nèi)記錄到的數(shù)據(jù)重疊起來顯示。把程序保存為M文件后，按F5就可執(zhí)行，即可生成某個(gè)信號(hào)的眼圖，如圖4。而且，可選擇不同的信號(hào)函數(shù)就可看到眼圖的變化。</p>&l

65、t;p>　　3.3 基帶傳輸中的時(shí)域均衡技術(shù)</p><p>　　理論與實(shí)踐都表明，在基帶系統(tǒng)中插入一種可調(diào)（也可不調(diào)）濾波器能減小碼間干擾的影響。這種起補(bǔ)償作用的濾波器的統(tǒng)稱為均衡器。</p><p>　　目前，均衡器名目繁多，但按研究的角度或領(lǐng)域，可以分為頻域均衡器和時(shí)域均衡器兩大類。這里所研究的是時(shí)域均衡的基本原理。時(shí)域均衡是數(shù)據(jù)高速傳輸時(shí)系統(tǒng)抗干擾所使用的主要方法。其最常用的

66、方法是在基帶信號(hào)接收濾波器后插入一個(gè)橫向?yàn)V波器，又稱橫截濾波器。輸入波形抽樣值序列為Xk,輸出序列為Yk。</p><p><b>　　基本原理如圖：</b></p><p>　　橫向?yàn)V波器的特性將完全取決于個(gè)抽頭系數(shù)(n=0,±1,±2,…),不同的值將對(duì)應(yīng)不同的或。由此表明，如果各抽頭系數(shù)的、是可調(diào)整的，則上圖所示的濾波器是通用。另外，抽頭系數(shù)

67、設(shè)計(jì)可調(diào)的，也為隨時(shí)修改系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)提供了可能條件。</p><p>　　以上分析表明，借助橫向?yàn)V波器實(shí)現(xiàn)時(shí)域均衡是可能的，并指出只要用無限長(zhǎng)的橫向?yàn)V波器，那么能做到(至少在理論上)消除碼間干擾的影響。然而，使橫向?yàn)V波器的抽頭無限多是不現(xiàn)實(shí)的。實(shí)際上，均衡器的長(zhǎng)度不僅受經(jīng)濟(jì)條件的限制，并且還受每一系數(shù)調(diào)整準(zhǔn)確度的限制。如果的調(diào)整準(zhǔn)確度得不到保證，則增加長(zhǎng)度所獲得的效益調(diào)整問題。如果均衡器按最小峰值畸變準(zhǔn)則或最小

68、均方畸變準(zhǔn)則來設(shè)計(jì)，則認(rèn)為這時(shí)的均衡效果是最佳的。</p><p>　　實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用示波器觀察均衡濾波器輸出信號(hào)的眼圖。通過反復(fù)調(diào)整各個(gè)增益放大器的,使眼圖的眼張開最大為止。</p><p>　　時(shí)域均衡的具體實(shí)現(xiàn)方法有很多種。但從實(shí)現(xiàn)的原理上看，大致可分為預(yù)置式自動(dòng)均衡和自適應(yīng)式自動(dòng)均衡。預(yù)置式自動(dòng)均衡是在實(shí)際傳數(shù)之前先傳輸預(yù)先規(guī)定的測(cè)試脈沖（例如重復(fù)頻率極低的周期性的單脈沖波形），然

69、后按迫零調(diào)整原理自動(dòng)（也可以人工手動(dòng)）調(diào)整抽頭增益；自適應(yīng)式自動(dòng)均衡是在傳數(shù)過程中連續(xù)測(cè)出距最佳調(diào)整值的誤差電壓，并據(jù)此電壓去調(diào)整各抽頭增益。一般地，自適應(yīng)式自動(dòng)均衡不僅可以使調(diào)整精度提高，而且當(dāng)信道特性隨時(shí)間變化時(shí)又能有一定的自適應(yīng)性[13]。</p><p>　　3.4 基帶系統(tǒng)的基帶傳輸特性</p><p>　　3.4.1 升余弦滾降傳輸特性</p><p>

70、　　基帶脈沖傳輸?shù)难芯康幕境霭l(fā)點(diǎn)，就是使基帶脈沖傳輸獲得足夠小的誤碼率，必須最大限度的減小碼間串?dāng)_和隨機(jī)噪聲的影響。碼間串?dāng)_的大小取決于輸入序列和系統(tǒng)輸出波形g(t)在抽樣時(shí)刻上的取值。</p><p>　　由于理想基帶傳輸特性實(shí)際的無法實(shí)現(xiàn)并且沖擊響應(yīng)尾巴衰減幅度大、收斂慢，從而對(duì)抽樣判決要求十分嚴(yán)格，稍有偏差就會(huì)造成碼間串?dāng)_。于是提出了升余弦特性。</p><p><b>

71、　　升余弦滾降函數(shù)：</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其沖擊響應(yīng)實(shí)現(xiàn)比較容易，對(duì)定時(shí)的要求可降低要求，然而頻帶利用率卻下降[14]。</p><p>　　為了加深對(duì)數(shù)字信號(hào)基帶波形串?dāng)_以及升余弦滾降濾波特性的認(rèn)識(shí)，我們編寫了附錄中的程序2。由于升余弦脈沖波形的參數(shù)α的值的不同，程序運(yùn)行后，命令

72、窗口提示輸入?yún)?shù)α的值，范圍在0到1之間。如果我們選擇參數(shù)α的值為0.5并按空格鍵，即出現(xiàn)升余弦脈沖波形滾降信號(hào)的功率譜圖7及眼圖8</p><p>　　圖7 升余弦脈沖波形滾降信號(hào)的功率譜圖</p><p>　　圖8 升余弦脈沖波形滾降信號(hào)的眼圖</p><p>　　3.4.2 部分響應(yīng)系統(tǒng)</p><p>　　部分響應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)是有控制地在

73、某些碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間串?dāng)_，有規(guī)律的，而在其余碼元的抽樣時(shí)刻無碼間串?dāng)_。部分響應(yīng)系統(tǒng)能夠改變數(shù)字脈沖序列的頻譜分布，降低對(duì)定時(shí)的要求，同時(shí)達(dá)到壓縮傳輸頻帶，提高頻帶利用率的目的。部分響應(yīng)技術(shù)在高速、大容量傳輸系統(tǒng)中得到推廣和應(yīng)用。</p><p>　　部分響應(yīng)波形的一般形式可以是N個(gè)波形之和，其表達(dá)式為： （9）</p><p>　　其中加權(quán)系數(shù)，，…，為整數(shù)

74、[15]。</p><p>　　主要考慮五類部分響應(yīng)系統(tǒng)的波形Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型。目前應(yīng)用最多是Ⅰ型、Ⅳ型部分響應(yīng)系統(tǒng)。第Ⅰ型部分響應(yīng)信號(hào)的頻譜能量主要集中在低頻段，使用于傳輸系統(tǒng)中信道頻帶高端受限的情況，這種信號(hào)又稱為雙二進(jìn)制編碼信號(hào)。第Ⅳ型部分響應(yīng)信號(hào)無直流分量，而且低頻分量也少，便于通過載波電路，實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制。以上兩類部分響應(yīng)信號(hào)的抽樣值電平數(shù)比其它類別少，這也是它們得到廣泛應(yīng)用的原因之一。&l

75、t;/p><p>　　表2 五類系統(tǒng)參數(shù)表</p><p>　　為了加深了解部分響應(yīng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的認(rèn)識(shí)，我們編寫了程序3（見附錄），程序運(yùn)行后，命令窗口會(huì)提示輸入r1、r2、r3、r4、r5的參數(shù)值。當(dāng)我們選擇Ⅳ型時(shí)，MATLAB界面就出現(xiàn)功率譜（圖10）和眼圖（圖11）。</p><p>　　圖10部分響應(yīng)系統(tǒng)的波形Ⅳ型的功率譜圖</p><p&

76、gt;　　圖11部分響應(yīng)系統(tǒng)的波形Ⅳ型的眼圖</p><p>　　3.5 數(shù)字信號(hào)的最佳接收</p><p>　　通信系統(tǒng)的信道特性不理想及信道噪聲的存在，直接影響接收系統(tǒng)的性能，而一個(gè)通信系統(tǒng)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣在很大程度上取決于接收系統(tǒng)的性能。研究在噪聲條件下如何最好的提取有用信號(hào)，且在最大輸出信噪比接收準(zhǔn)則下構(gòu)成最佳接收機(jī)，有重要的實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　匹配濾

77、波器是指在白噪聲為背景的條件下，輸出信噪比最大的最佳線形濾波器。如果用匹配濾波器做接收機(jī)的輸入濾波器，則濾波器輸出的信噪比最大，因此，用匹配濾波器構(gòu)成的接收是滿足最大輸出信噪比準(zhǔn)則的最佳接收機(jī)，也稱匹配接收機(jī)。</p><p>　　匹配濾波器的傳遞函數(shù)</p><p>　　式中|是匹配濾波器的幅度特性，是信號(hào)的振幅譜。</p><p>　　由公式可知，由于匹配濾波器

78、幅度特性與信號(hào)的振幅譜相同，因此信號(hào)中頻譜幅度大的頻率成分，匹配濾波器對(duì)其衰減少，而信號(hào)中的頻譜幅度小的頻率成分衰減大。但對(duì)噪聲來說，因?yàn)槭前自肼?，首先信?hào)帶外的噪聲全部被匹配濾波器抑制，輸出的噪聲較小。</p><p>　　匹配濾波器的沖擊響應(yīng)：</p><p>　　由公式說明匹配濾波器的沖擊響應(yīng)是輸入信號(hào)的鏡像信號(hào)在時(shí)間上時(shí)延T。根據(jù)匹配濾波器的沖擊響應(yīng)和輸入信號(hào)的關(guān)系，可以很方便的求

79、的，然后根據(jù)的波形對(duì)它進(jìn)行傅立葉變換求出。</p><p>　　匹配濾波器的輸出信號(hào)為</p><p><b>　　（10）</b></p><p><b>　　令，則上式可寫為</b></p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　

80、這里，為的字自相關(guān)函數(shù)。由此可見，匹配濾波器的輸出信號(hào)與輸入信的自相關(guān)函數(shù)成正比。</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，有</b></p><p><b>　　（12）</b></p><p>　　這說明匹配濾波器的輸出信號(hào)的最大值和輸入信號(hào)的波形無關(guān)，而與其能量有關(guān)[16]。</p><p>　　因

81、此，總結(jié)出匹配濾波器的性能：</p><p>　?。?）信號(hào)不同，對(duì)應(yīng)的匹配濾波器也不同。</p><p>　　（2）信號(hào)通過匹配器會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真。</p><p>　?。?）匹配濾波器只能用于數(shù)字信號(hào)接收。</p><p>　　（4）最大信噪比僅與信號(hào)能量及白噪聲的功率譜密度有關(guān)，與信號(hào)波形無關(guān)。</p><p&g

82、t;　　3.6 基帶系統(tǒng)的最佳化</p><p>　　基帶系統(tǒng)最佳化，實(shí)質(zhì)上研究如何設(shè)計(jì)一個(gè)基帶系統(tǒng)，使其既能消除碼間串?dāng)_，同時(shí)又有最好的抗噪聲性能。滿足無碼間串?dāng)_傳輸條件，要使抗噪聲性能最好，在白噪聲背景下，都可以等效為匹配濾波器，因此最佳基帶系統(tǒng)必須滿足如下的聯(lián)立方程：</p><p><b>　　（13）</b></p><p><

83、b>　?。?4）</b></p><p>　　其中為接收濾波器的傳遞函數(shù)，為發(fā)送濾波器的傳遞函數(shù)；為信道傳遞函數(shù)；為要求形成的濾波器特性。</p><p>　?。?）當(dāng)信道特性為理想特性,并由以上方程組解得</p><p><b>　?。?4）</b></p><p>　　說明發(fā)送濾波器和接收濾波器有相

84、同的幅度特性，并且等于的平方根。若要考慮匹配濾波器的相位，則要求和共軛，并且還要移相。</p><p>　?。?）當(dāng)信道特性不理想不等于1</p><p>　　根據(jù)方程,若設(shè)發(fā)送濾波器與接收濾波器有相同的幅度特性。則 （15）</p><p>　　因此，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮不等于1的影響?？偟暮铣上辔蝗?/p>

85、應(yīng)滿足線形相移特性的要求。</p><p>　?。?）不等于1并且已給定</p><p>　　由于已給定，通過測(cè)量可以得到。因此最佳接收機(jī)應(yīng)滿足</p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　則 （17）</p><p>　　因?yàn)槭墙o定

86、的，是實(shí)測(cè)的，因此通過時(shí)域均衡來調(diào)整[18]。</p><p>　　3.7 綜合基帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真</p><p>　　通信系統(tǒng)仿真原理：MATLAB用編程的方式在軟件上對(duì)基帶系統(tǒng)進(jìn)行仿真?？紤]到實(shí)際中有噪聲的存在，以及對(duì)濾波器性能的要求，我們對(duì)基帶傳輸函數(shù)選擇升余弦滾降函數(shù)。并且實(shí)際中，我們對(duì)系統(tǒng)有較低的誤碼率，并且系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中易于完成，且成本低，我們采取匹配濾波器，在最大信噪

87、比接收條件下對(duì)基帶最佳化。并假設(shè)信道特性理想即，且我們忽略匹配器的時(shí)延。大大的減少了編程的復(fù)雜程度，但系統(tǒng)的誤碼率卻相差很小。為了分析仿真的可行性，并比較與理論上的研究值的差別，仿真時(shí)我們?cè)诶L出實(shí)測(cè)曲線的同時(shí)還考慮理論曲線以作以比較。當(dāng)碼序列為雙極性時(shí)，理論誤碼率為[19]。</p><p>　　如下圖就是一個(gè)以上所設(shè)計(jì)的基帶傳輸系統(tǒng)。由于匹配器對(duì)于輸入信號(hào)的要求，碼序列我們采用隨機(jī)的沖擊序列信號(hào)。</p&

88、gt;<p>　　在基帶信道是理想限帶情況下，適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)發(fā)送濾波器及接收濾波器，使得在接收端抽樣時(shí)刻的碼間干擾為零，則系統(tǒng)的合成傳遞函數(shù)必須滿足以下兩個(gè)條件：</p><p><b>　?。?8）</b></p><p><b>　　（19）</b></p><p>　　式中，，分別是發(fā)送濾波器，信道，接收濾

89、波器的相頻特性，是一時(shí)間延遲，，其中，，分別是發(fā)送濾波器，信道，接收濾波器引入的時(shí)延，W為升余弦濾波器的截止頻率（此W值取決于符號(hào)速率及升余弦滾降因子的值）。</p><p>　　在接收端抽樣時(shí)刻無碼間干擾條件下，引起誤碼的是加性噪聲，此時(shí)，最佳接收的濾波器應(yīng)匹配于所接收的確定信號(hào)，使接收端抽樣時(shí)刻的信噪比最大。</p><p>　　設(shè)限帶信道是理想低通特性，并設(shè)信道不引入時(shí)延（）<

90、/p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　則接收到的確定信號(hào)的頻譜僅取決于發(fā)送濾波器的的特性，所以接收濾波器的應(yīng)與發(fā)送濾波器共軛匹配，這樣，在理想限帶信道情況下，既要使接收端抽樣時(shí)刻的抽樣值無碼間干擾，又要使得在抽樣時(shí)刻抽樣值的信噪比最大，則 </p><p><b>　　（21）</b></p&g

91、t;<p><b>　?。?2）</b></p><p>　　綜上所述，數(shù)字PAM信號(hào)通過限帶信道、并受到加性噪聲干擾的情況下，在限帶信道是理想低通條件下的最佳基帶傳輸?shù)陌l(fā)送及接收濾波器的設(shè)計(jì)是：總的收發(fā)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)要符合無碼間干擾基帶傳輸?shù)纳嘞姨匦裕磺矣忠紤]在抽樣時(shí)刻信噪比最大的收、發(fā)濾波共軛匹配的條件。在綜合考慮這兩方面因素的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)發(fā)送及接受濾波器時(shí)，要使發(fā)送

92、及接收濾波器的傳遞函數(shù)的模值分別是近似于升余弦的平方根頻譜，其相移是線性的，時(shí)延是用來確保濾波器的物理可實(shí)現(xiàn)性[20]。</p><p>　　編寫的程序見附錄程序5.</p><p>　　在程序的調(diào)試過程中，應(yīng)注意調(diào)試技巧。</p><p>　　1、合理的清除命令窗口的內(nèi)容。最簡(jiǎn)單的方法用clc命令函數(shù)。</p><p>　　2、每運(yùn)行一次程

93、序后，要清除workspace工作站。</p><p>　　3、在程序有錯(cuò)誤時(shí)，觀察命令窗口可方便的找到出錯(cuò)的位置。</p><p>　　4、合理利用help功能函數(shù)。</p><p>　　5、在workspace中可以觀察每次程序運(yùn)行后的各個(gè)參數(shù)的值，這樣可減少調(diào)試時(shí)間。</p><p>　　運(yùn)行程序后，下圖就是系統(tǒng)的仿真圖。其中，我們可以

94、任意改變圖象的顏色、曲線的實(shí)虛等。紅色的代表實(shí)則曲線，藍(lán)色的代表理論曲線。</p><p>　　圖13最佳接收基帶系統(tǒng)</p><p>　　從圖中可以看出，實(shí)測(cè)的曲線非常接近理論曲線。因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真達(dá)到了本實(shí)驗(yàn)的要求。</p><p><b>　　4 結(jié)語</b></p><p>　　本文對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸?shù)奶匦?/p>

95、進(jìn)行了分析，并通過對(duì)基帶傳輸理論的深入理解，運(yùn)用數(shù)值仿真的方法，對(duì)基帶傳輸?shù)奶匦宰髁四M。研究結(jié)果表明，傳輸基帶信號(hào)受到約束的主要因素是系統(tǒng)的頻率特性。當(dāng)然可以有意地加寬傳輸頻帶使這種干擾減小到任意程度。然而這會(huì)導(dǎo)致不必要地浪費(fèi)帶寬。如果展寬得太多還會(huì)將過大的噪聲引入系統(tǒng)。因此應(yīng)該探索另外的代替途徑，即通過設(shè)計(jì)信號(hào)波形，或采用合適的傳輸濾波器，以便在最小傳輸帶寬的條件下大大減小或消除這種干擾?？紤]到實(shí)際中有噪聲的存在，以及對(duì)濾波器性能的

96、要求，我們對(duì)基帶傳輸函數(shù)選擇升余弦滾降函數(shù)。并且實(shí)際中，我們對(duì)系統(tǒng)有較低的誤碼率，并且系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中易于完成，且成本低，我們采取匹配濾波器，在最大信噪比接收條件下對(duì)基帶最佳化。本文的研究結(jié)果對(duì)數(shù)字通信的研究與應(yīng)用具有積極意義。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　南利平. 通信原理簡(jiǎn)明教程[M]. 清華大學(xué)出版社， 2006</p

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103、和關(guān)懷下完成的，在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著季老師辛勤的汗水和心血。季老師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)、專業(yè)知識(shí)淵博，更為重要的是他無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪，從季老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理，這將是我終身的財(cái)富。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意！</p><p>　　我還要感謝的是我們的領(lǐng)導(dǎo)，系上為我們的研究提供了良好的環(huán)境和條件，此外還得到了許多老師的熱情關(guān)心和幫助。<