通信原理课程设计 基于MATLAB的数字基带传输系统的研究和分析讲解
毕业设计(论文)基于matlab的数字基带通信系统仿真
基于matlab的数字基带通信系统仿真1.课程设计的目的(1)增加对仿真软件的认识，学会对各种软件的操作和使用方法(2)加深理解数字基带通信系统的概念(3)初步掌握系统的设计方法，培养独立工作能力2.设计方案论证2.1数字基带传输系统在数字传输系统中，其传输的对象通常是二进制数字信号，它可能是来自计算机、电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲，也可能是来自数字终端的脉冲编码调制（PCM）信号。
这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始，直到某一频率m f ，我们称这种信号为数字基带信号。
在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。
而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。
我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。
数字基带传输系统的模型如图 1所示，它主要包括码型变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器、均衡器和取样判决器等部分。
图1 数字基带传输系统模型1.2 数字基带信号1.2.1数字基带信号波形对不同的数字基带传输系统，应根据不同的信道特性及系统指标要求，选择不同的数字脉冲波形。
原则上可选择任意形状的脉冲作为基带信号波形，如矩形脉冲、三角波、高斯脉冲及升余弦脉冲等。
但实际系统常用的数字波形是矩形脉冲，这是由于矩形脉冲纤数字传输系统中的线路传输码型。
此外，CMI 码和曼彻斯特码一样都是将一位二进制码用一组两位二进制码表示，因此称其为1B2B 码。
（5）4B/3T 码4B/3T 码是1B/1T 码的改进型它把4 个二进制码元变换为3个三进制码元。
显然，在相同信息速率的条件下，4B/3T 码的码元传输速率要比1B/1T 码的低，因而提高了系统的传输效率。
基于matlab的数字基带传输系统仿真实验设计
基于matlab的数字基带传输系统仿真实验设
计
数字基带传输系统仿真实验设计
一、实验目的
1.了解数字基带传输系统的基本结构和原理；
2.通过Matlab仿真来研究数字基带传输系统的性能特点；
3.实际操作，掌握Matlab对数字信号处理的基本方法。
二、实验内容
1.设计数字基带传输系统的仿真模型，包括信源、调制器、信道、解调器、接收端等模块；
2.模拟实现数字信号的采样、量化、编码等过程；
3.采用常用的调制方式，如BPSK、QPSK、16QAM等，进行调制处理，并观察不同调制方式下的信噪比和误码率的关系；
4.在传输过程中引入噪声，观察噪声对信号传输质量的影响；
5.实现误码率的计算和信噪比的测量；
6.结合实际情况，设计合适的信号处理算法，提高数字基带传输系统的性能。
三、实验步骤
1.根据实验要求，设计数字基带传输系统的仿真模型，包括信源、调制器、信道、解调器、接收端等模块；
2.实现数字信号的采样、量化、编码等处理过程；
3.采用常用的调制方式（如BPSK、QPSK、16QAM等），进行信号调制处理；
4.在传输过程中引入噪声，并观察噪声对信号传输质量的影响；
5.实现误码率的计算和信噪比的测量；
6.根据实验结果，设计合适的信号处理算法，提高数字基带传输系统的性能。
四、实验结果
1.实验结果应包括调制方式、误码率、信噪比等参数；
2.根据实验结果，评估数字基带传输系统的性能，提出改善方法。
五、实验总结
1.总结数字基带传输系统的基本结构和原理；
2.分析数字基带传输系统的性能特点，包括误码率、信噪比等；
3.掌握Matlab对数字信号处理的基本方法。
基于matlab的通信原理课程设计
基于matlab的通信原理课程设计标题：基于MATLAB的通信原理课程设计引言：在现代信息社会中，通信原理是计算机、通信和电子工程等领域中必不可少的基础学科。
为了更好地理解和应用通信原理的相关知识，本文将介绍一种基于MATLAB的通信原理课程设计，旨在通过实际操作加深对通信原理的理解和应用。
第一部分：通信原理的基础知识在这一部分中，我们将简要介绍通信原理中的基础知识，包括信号与系统、调制与解调、多路复用等内容。
通过对这些知识点的介绍，读者将对通信原理的基本原理有一个清晰的认识。
第二部分：MATLAB在通信原理中的应用在这一部分中，我们将介绍如何使用MATLAB来实现通信原理中的相关内容。
具体包括MATLAB中信号与系统的建模和仿真、调制与解调算法的实现以及多路复用技术的模拟等。
通过这些实例，读者将学会如何使用MATLAB来进行通信原理的实际操作，并将理论与实践相结合。
第三部分：基于MATLAB的通信原理课程设计在这一部分中，我们将详细介绍一个基于MATLAB的通信原理课程设计的步骤和内容。
我们将选择一个特定的通信原理主题，例如调制与解调、信道编码等，并明确课程设计的目标和要求。
接下来，我们将介绍如何利用MATLAB对所选主题进行建模和仿真，以及如何设计实验来验证理论和算法。
我们将提供一些常见问题的解答和示例，以帮助读者更好地完成该课程设计。
第四部分：总结与回顾在这一部分中，我们将对整个文章进行总结和回顾。
我们将重点强调通信原理课程设计的重要性，以及基于MATLAB的实践操作对于加深对通信原理的理解和应用的作用。
我们将强调课程设计过程中遇到的挑战和解决方案，以及对课程设计结果的分析和评估。
观点和理解：基于MATLAB的通信原理课程设计是一种非常有效的教学方法。
它不仅让学生能够在实际操作中加深对通信原理的理解和应用，而且能够培养学生的研究和问题解决能力。
通过该课程设计，学生将学会如何利用MATLAB进行模拟和仿真，并掌握通信原理中的关键算法和技术。
通信原理实验数字基带传输仿真实验
通信原理实验数字基带传输仿真实验本文记录的是一次通信原理实验，具体实验内容是数字基带传输仿真实验。
这个实验旨在让学生了解并掌握数字基带传输的基本原理、信号调制和调制解调的方法，并通过仿真实验加深对数字基带传输的理解。
实验步骤：第一步：实现数字基带信号的产生。
我们采用MATLAB编写代码来产生数字基带信号。
具体而言，我们可以选择产生脉冲振幅调制（PAM）、脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）等各种调制方式。
第二步：实现数字基带信号的传输。
我们可以通过MATLAB编写代码，将数字基带信号在传输媒介中进行仿真。
具体而言，我们可以选择传输介质为AWGN信道、多径信道等，通过加入信噪比、码元传输速率、波特率等参数来模拟不同的传输环境。
第三步：实现数字基带信号的调制。
我们采用调制器进行数字信号的调制。
常见的数字调制方式有AM调制、FM调制、PM调制等。
此处我们选择了二进制相移键控（BPSK）调制来进行数字基带信号的调制。
第四步：实现数字基带信号的解调。
我们采用解调器来实现数字基带信号的解调。
常见的数字解调方式有包络检测法、抑制互调法等。
此处我们选择了直接判决法来进行数字基带信号的解调。
第五步：实现数字基带信号的重构。
我们通过将数字基带信号解调后还原成原始信号进行数字信号的重构。
此处我们需要通过MATLAB代码将解调后的数字信号还原成原始信号，并绘制出波形图进行对比分析。
实验结果：通过对仿真实验的分析，我们得出了一些结论。
首先，不同的数字基带信号相对应不同的调制方式，比如我们可以选择PAM调制来实现计算机通讯中的以太网传输。
其次，数字基带信号的传输受到了多种因素的影响，包括信道的噪声、信噪比、码元传输速率、波特率等。
第三，数字基带信号的解调方式有很多种，我们需要根据传输环境的不同来选择最适宜的解调方式。
最后，数字基带信号的重构是一个非常重要的环节，它能够让我们了解数字基带信号在传输过程中所带来的信息损失和失真情况。
基于Matlab的数字信号传输系统实验
1）、实验原理及框图原理上说，数字信息可以直接用数字代码序列表示和传输，但在实际传输中，视系统的要求和信道的情况，一般需要进行不同形式的编码，并且选用一组取值有限的离散波形来表示。
这些取值离散的波形可以是未经调制的电信号，也可以是调制后的信号。
未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频率或很低频率开始，称为数字基带信号。
在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。
例如，在计算机局域网中直接传输基带脉冲。
这种不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统，其系统框图如下所示：本次实验采用单极性归零码，所谓归零（Return-to-zero，RZ）波形是指它的有电脉冲宽度τ小于码元宽度T，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。
通常，归零波形使用半占空码，即占空比（τ/ T）为50%。
波形如下所示：2）、实验结果附：程序源代码Fs=1e4;len=20;sig=[]; out=[];for t=1:2000n=fix(t/100); if n==0in_a(t)=0; elsein_a(t)=in(n); end endsubplot(2,1,1);plot(in_a,'LineWidth',3); title('基带信号','FontWeight','bold','FontSize',20); xlabel('t/s','FontSize',18); axis([100,2100,-0.5,3.5]); set(gca,'XTick',0:100:2000); grid on;CXk=fft(cxn,nfft); Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1); k=index*Fs/nfft; subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1)); plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2); title('基带信号功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20); axis([0,5000,-10,40]);xlabel('Hz','FontSize',18,'FontSize',18);if in(i)==0ins=[0,0]; elseif in(i)==1 ins=[1,0];elseif in(i)==2 ins=[2,0]; elseins=[3,0]; endsig=[sig,ins]; endfor t=1:4000 n=fix(t/100); if n==0s(t)=0; elses(t)=sig(n); end end figure;plot(s,'LineWidth',3); title('单极性归零码','FontWeight','bold','FontSize',20); xlabel('t/s','FontSize',18); axis([100,4100,-0.5,3.5]); set(gca,'XTick',0:200:4100); grid on;cxn=xcorr(s,'unbiased'); nfft=1024;CXk=fft(cxn,nfft); Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1); k=index*Fs/nfft; subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1));plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2); title('单极性归零码功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20); axis([0,5000,-10,40]);figure;subplot(2,1,1); plot(s1);title('添加噪声后的信号','FontWeight','bold','FontSize',20); xlabel('t/s','FontSize',18); axis([100,4100,-0.5,3.5]); set(gca,'XTick',0:500:4100); cxn=xcorr(s1,'unbiased'); nfft=1024;CXk=fft(cxn,nfft); Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1); k=index*Fs/nfft; subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1)); plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2); title('添加噪声后的信号功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20); axis([0,5000,-10,40]);xlabel('Hz','FontSize',18);fp=500;fs= 550;ws=fs*2/Fs; wp=fp*2/Fs;[N, Wp] = ellipord(wp,ws,1,40); [b,a]=ellip(N,1,40,Wp);figure;subplot(2,1,1); plot(sf0);title('滤掉部分噪声后的信号','FontWeight','bold','FontSize',20); xlabel('t/s','FontSize',18); set(gca,'XTick',0:500:4100);cxn=xcorr(sf0,'unbiased'); nfft=1024; CXk=fft(cxn,nfft); Pxx=abs(CXk);index=0:round(nfft/2-1); k=index*Fs/nfft; subplot(2,1,2);plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1)); plot(k,plot_Pxx,'LineWidth',2);title('滤掉部分噪声后的信号功率谱','FontWeight','bold','FontSize',20);axis([0,5000,-10,40]);out=[out,p]; end figure;title('原始码元序列','FontWeight','bold','FontSize',20); axis([1,21,-0.5,3.5]); set(gca,'XTick',0:1:20); grid on;stairs(out,'LineWidth',3);title('抽样判决后恢复的信号序列','FontWeight','bold','FontSize',20); axis([1,21,-0.5,3.5]); set(gca,'XTick',0:1:20); grid on;。
基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真课程设计课案
通信工程专业《通信仿真综合实践》研究报告基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计学生姓名：***学生学号：20*****指导教师：**所在学院：信息技术学院专业班级：通信工程中国2016 年5月信息技术学院课程设计任务书信息技术院通信工程专业 20** 级，学号 201***** 姓名 ****一、课程设计课题：基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真设计二、课程设计工作日自 2016 年 5 月 12 日至 2016 年 5 月 24 日三、课程设计进行地点：图书馆四、程设计任务要求：1.课题来源:指导教师指定题目2.目的意义:.1）综合应用《掌握和精通MATLAB》、《通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念2）培养学生系统设计与系统开发的思想3）培养学生独立动手完成课程设计项目的能力3.基本要求:1) 数字基带信号直接送往信道：2）传输信道中的噪声可以看作加性高斯白噪声3）可用滤波法提取定是信号4）对传输系统要有清楚的理论分析5）把整个系统中的各个子系统自行构造，并对其性能进行测试6）最终给出信号的仿真结果（信号输出图形）课程设计评审表基于MATLAB 的数字基带传输系统的仿真概述 ：本课程设计主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB 软件仿真设计数字基带传输系统。
首先介绍了本课题的理论依据及相关的基础知识，包括数字基带信号的概念，数字基带传输系统的组成及各子系统的作用，及数字基带信号的传输过程。
最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB 的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。
第一部分 原理介绍一、数字基带传输系统 1）数字基带传输系统的介绍未经调制的数字信号所占的频谱是从零频或很低频率开始,称为数字基带信号。
在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下,基带信号可以不经载波调制而直接传输。
MATLAB的数字基带传输系统
基于MATLAB的数字基带传输系统仿真实验设计xxx(xxxxxxxxxxxx 学院江苏223600〉摘要介绍了《通信原理》课中数学基带传输系统实验的计算机仿真软件设计工作，该软件是在MAT LAB动态系统仿真平台SIMU LINK上开发的.在对数字基带传输系统进行分析基础上，描述了仿真模型的建立、实现以及仿真结果分析关键词数字通信系统。
计算机辅助实验。
计算机仿真0引言数字基带传输系统是《通信原理》课程中非常重要的一部分基础性内容，为了使学生加深对通信系统的理解，其中的一些概念、原理往往需要用实验来澄清，但是该实验的实验板在市场上没有销售，而且该实验几乎无法用硬件实现。
一些替代性的实验，其实验结果由于受多种因素影响，也往往不能满足要求•因此，开发一套数字基带传输系统仿真实验软件是很有必要的.b5E2RGbCAP在仿真软件设计中采用了Mathw or ks公司的MAT LAB作为仿真工具，其仿真平台SIMULINK具有可视化建模和动态仿真的功能.用SIMULINK构造仿真系统，方法简单直观，开发的仿真系统使用时间流动态仿真，可以准确描述真实系统的每一细节，并且在仿真进行的同时具有较强的交互功能，易于使用•另外该软件还具有较好的可扩展性和可维护性[1].本文给出了采用仿真工具SIMU LINK,设计数字基带传输系统仿真实验软件的系统定义、模型构造的过程•通过对仿真结果分析和误码性能测试表明，该仿真系统完全符合实验要求.p1EanqFDPw1仿真系统分析与设计数字基带传输系统是把数字基带信号直接送往信道，不经调制直接传输的系统•数字基带系统的基本结构可以由图1的模型表示[2].发送滤波器、传输信道、接收滤波器等效为传输函数为H (w ＞基带形成网络，对于无码间干扰的基带传输系统来说，H (w＞应满足奈奎斯特第一准则，在实验中一般取H (w＞为升余弦滚降特性.在最佳系统下，取C(w＞ = 1,G T (w＞和G R(w＞均为升余弦平方根特性[2〜4].传输信道中的噪声可看作加性高斯白噪声,用产生高斯随机信号的噪声源表示.位定时提取电路，在定时精度要求不高的场合，可以用滤波法提取定时信号[2, 5],滤波法提取位定时的原理可用图2表示.图2鴻波浚提岷忖宅时信号匝理图nirSfnthKHrxipg fighji捡定时提車图3实黠系统仿真摸型｛与图I 相对应）根据以上系统分析，用SIMU LINK 搭建仿真模型.首先把系统分解成信号发生器、发送 /接收滤波器、传输信道、Ma nchester 编/解码器、位定时提取电路和采样判决电路这几个子系统•然后对子系统分别进行构造和测试：这些子系统是由SIMULINK 模块库提供的基本模块以及通信工具箱、数字信号处理工具箱提供的专用模块搭建并且经过封装形成的 [6].为了显示仿真结果，在模型中添加了示波器（Scope 〉、功率谱密度仪（PowerSpectral RTCrpUDGiTDensity>、眼图（Eye- diag ram plot >、误码仪（Erro r rate>等画图和显示模块.图3是数字 基带传输系统实验的仿真模型 .5PCzVD7HxA1> 信号发生器（Sig nal generator>信号发生器产生固定码速率的二进制单极性不归零信号2> 发送 / 接收滤波器（Raised co sine filter>发送滤波器和接收滤波器都是升余弦平方根特性 .由于发送滤波器的输入信号是不归零信号而不是冲激信号，因此在滤波器的输入端采取了均衡措施 ，使其输出的波形为标准的升 余弦脉冲.另外由于升余弦滤波器是非因果滤波器 ，滤波器当前的输出依赖于未来时刻的输 入，为解决这一问题，在滤波器中人为地增加了时间延迟 ，延迟的时间是码速率的整数倍.jLBHrnAILg3> 传输信道（AWGN channel >信道引入加性高斯白噪声，理论上，高斯白噪声的功率谱是无限宽的 ，但是在系统中只要 噪声带宽远大于系统的最高带宽就可以满足要求 ，因此在信道中引入的是限带高斯白噪声 .噪声源用相关时间比系统最短时间常数小得多的高斯分布随机序列发生器来模 拟.XHAQX74J0XDXDiTa9E3dr期何chlh*ti fi惊・ 搖收情道卅四T 』」J[甘 pid^nq;®H>pSdHlpllt j ・Ind ri»didli I] 也“shtsiti■"二 _J dMAditr<THtMLnnr r.F*发送 佞输 接收图1勒带楼输系统模型Ri»[! KifintSignal ""nQ"站醇詔覺匕丹虬■FIC421T Ih 四MHBliifityE^a&V«-diiarJ^i>94> 采样判决(Sample and decide〉采样判决模块是在位定时信号上升沿到来的时刻，对接收到的基带信号进行采样、判决恢复出信源比特流•5> Man Chester 编码器/ 解码器(Ma nchester e neo der/ decoder〉LDAYtRyKfE为便于在接收端提取位定时信号,在传输中使用了含有丰富定时信息的Man Chester码, Man chester编码器和解码器就完成码变换的功能，编码规则为1宀+ 1-1。
(word完整版)DS-CDMA数字基带传输系统+MATLAB仿真图+程序代码
通信原理课程设计——DS —CDMA 基带传输系统一、 课程设计要求：用计算机软件（推荐Matlab)构造一个DS/CDMA 基带传输系统，各用户的二进制数据b 与扩频码c 进行扩频，用户数K 为4个，扩频增益取31，扩频码采用Gold 码,接收端假设理想同步，对各用户通过解扩恢复各自的信息数据.发端基带成型采用滚降因子为0.22的平方根升余弦滚降脉冲（用48阶的FIR 滤波器来实现，每个码片采样16个样点）,接收机用码片第8个或第9个样点作为判决点，信噪比大小（SNR ）自设，如SNR 可取为20dB 或30dB.⊗⊗⊗12b二、 DS-CDMA 简介:三、 DS-CDMA 系统设计：根升余弦滤波器设计：irfn = 48； ％ 滤波器阶数IPOINT = 4; ％ 码片速率过采样倍数（4倍alfs = 0.22；％滚降因子［xh］ = hrollfcoef(irfn,IPOINT,sr，alfs,1）；％发送端根升余弦滤波器系数[xh2］ = hrollfcoef（irfn，IPOINT,sr,alfs,0)；％接收端根升余弦滤波器系数%根升余弦滤波器figure('Name’，’根升余弦滤波器’，'NumberTitle','on'）;％ Txsubplot（211）；stem(xh);grid;xlabel(’Bits index’）；title(’发送端根升余弦滤波器')；% Rxsubplot（212);stem(xh2）;grid;xlabel('Bits index’)；title(’接收端根升余弦滤波器’)；误码率-信噪比关系图figure; % plot the BER vs。
SNRsemilogy（SNR,r，'r—x’)，grid；xlabel('SNR’);ylabel（’BER’)；title（'BER vs. SNR’)；原始数据，发送和接收的比较figure('Name','Original Data','NumberTitle',’on’）；％ plot data for a randomly selected user such as user no. 1 before the BPSK mapping Tx and Rx% Txsubplot（211);stem（data(cuser,1：20),’filled')；grid;xlabel(’Bits index’)；title（'Transmitted Bits (showing only 20 bits）');％ Rxsubplot(212）;stem(data_rm（cuser,1：20）,'filled'）;grid;xlabel('Bits index’）；title('Received Bits (showing only 20 bits）’）;BPSK编码后，发送和接收的比较figure(’Name'，’BPSK Symbols’,’NumberTitle’,'on')；％ plot data for a randomly selected user such as user no. 1 after the BPSK mapping Tx andRx% Txsubplot（211）；stem（data_m（cuser,1：20），'filled'）;grid；xlabel（'Symbol index')；title（’Transmitted BPSK Symbols (showing only 20 Symbol）');％ Rxsubplot（212)；stem(data_rs（cuser,1:20)，’filled’);grid；xlabel（'Symbol index'）；title（’Received BPSK Symbols (showing only 20 Symbol）’）;要发送的数据，各个用户对应位求和的结果figure(’Name'，'Combined signals’,’NumberTitle','on'）；%plot combined signals ％Txsubplot（211）;stem（data_f（1：50）,’filled'）；title（'Combined signals （only 20 symbols）')；xlabel（'Index of Combined symbols’）;ylabel('Magnitude’）；grid;%Rxsubplot(212）；stem（data_ros（1:50）,’filled'）;title('Combined noisy signals (only 20 symbols）'）;xlabel(’Index of Combined symbols’)；ylabel（’Magnitude’)；四、心得体会:通过这一次通信原理课程设计，加深了对数字基带传输系统的认识,对于DS-CDMA传输系统又有了进一步的了解，原来学书本知识的时候感觉懵懵懂懂的，只记得几个公式而已，但是通过这一次实际操作才真正理解到了数字基带传输系统的深刻内涵.通过仿真结果中的波形、频谱图等直观的方式，有助于实现对DS—CDMA 系统规律的把握研究.通信系统的性能分析和仿真，随着通信技术、信息技术和计算机技术的发展以及网络系统的大量应用，显得越来越重要.利用通信仿真定量地进行通信的分析与评价，为设计和规划通信提供了重要的依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
塔里木大学信息工程学院通信原理课程设计2016届课程设计《基于MATLAB的数字基带传输系统的研究与分析》课程设计说明书学生姓名学号所属学院信息工程学院专业通信工程班级通信16-1指导教师蒋霎塔里木大学教务处制摘要本论文主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字基带传输系统。
本文首先介绍了本课题的理论依据，包括数字通信，数字基带传输系统的组成及数字基带信号的传输过程。
接着介绍了数字基带传输系统的特性包括数字PAM信号功率普密度及常用线路码型，并通过比较最终选择双极性不归零码。
然后介绍了MATLAB仿真软件。
之后介绍了数字基带信号的最佳接收的条件以及如何通过示波器观察基带信号的波形。
最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。
关键字：数字基带传输系统MATLAB 计算机仿真；目录1.前言 02.正文 02.1数字基带传输系统 02.2 数字基带信号 (1)2.2.1基本的基带信号波形 (1)2.2.2基带传输的常用码型 (2)2.3实验原理 (5)2.3.1数字通信系统模型 (5)2.3.2数字基带传输系统模型 (5)3.1MATLAB软件简介 (6)3.1．1软件介绍 (6)3.1.2 Matlab语言的特点 (7)4.1实验内容 (7)4.1.1理想低通特性 (8)4.1.2余弦滚降特性 (8)4.1.3 Matlab设计流程图 (9)4.1.4余弦滚降系基于matlab的程序及仿真结果 (9)致谢 (12)参考文献 (13)附录 (14)信息工程学院通信原理课程设计1.前言与模拟通信相比，数字通信具有许多优良的特性，它的主要缺点就是设备复杂并且需要较大的传输带宽。
近年来，随着大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度和技术难度大大降低，同时高效的传输压缩技术以及光纤等大容量传输介质的使用正逐步使带宽问题得到了解决。
因此，数字传输方式日益受到欢迎。
通信原理计算机仿真实验，是对数字基带传输系统的仿真。
仿真工具是MATLAB程序设计语言。
MATLAB是一种先进的高技术程序设计语言，主要用于数值计算及可视化图形处理。
特点是将数值分析、矩阵计算、图形、图像处理和仿真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式环境中伪科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多学科提供了一种高效率的编程工具。
运用MATLAB，可以对数字基带传输系统进行较为全面地研究。
为了使本科类学生学好通信课程，我们进行了试点，通过课程设计的方式针对通信原理的很多内容进行了仿真。
2.正文2.1数字基带传输系统数字处理的灵活性使得数字传输系统中传输的数字信息既可以来自计算机，电传机等数据终端的各种数字代码，也可以来自模拟信号经数字化处理后的脉冲编码（PCM）信号等。
在原理上，数字信息可以直接用数字代码序列表示和传输，但在实际传输中，视系统的要求和信道情况，一般需要进行不同方式的编码，并且选用一组取值有限的离散波形来表示。
这些取值离散的波形可以是未经调制的电信号，也可以是调制后的信号。
未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始，称为数字基带信号。
在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。
例如，在计算机局域网中直接传输基代脉冲。
这种不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。
而把包括调制和调解过程的传输系统称为数字带通（或频带）传输系统。
目前，虽然数字基带传输系统不如带通传输那样应用广泛，但对于基带传输系统的研究仍是十分有意义的。
这是因为，第一，在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用了这种传输方式；第二，随着数字通信技术的发展，基带传输方式也有迅速发展的趋势，目前，它不仅用于低速数据传输，而且还用于高速数据传输；第三，基带传输中包含带通传输的许多基本问题，也就是说，基带传输系统的许多问题也是带通传输系统必须考虑的问题；第四，理论上也可证明，任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。
数字基带传输系统的模型如图 1-1 所示，它主要包括码型变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器、均衡器和取样判决器等部分。
图1-1 数字基带传输系统模型简单的说，信源的信息以数字基带信号的形式从发送端经由信道传到接收端的收信者，所构成的系统称为数字基带传输系统。
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。
因为其输入的信号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，把输入码转换成适宜于信道传输的基带信号波形。
2）信道信道是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，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，且含有加性噪声)(tn，因此会引起传输波形失真。
本论文研究的数字基带传输系统采用零均值的高斯白噪声信道，即AWGN信道。
3）接收滤波器它是用来接收信号，尽可能的滤除信道噪声和其他干扰，对信道进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决器的判决。
4）抽样判决器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，位定时脉冲的准确与否将直接影响判决结果。
2.2 数字基带信号2.2.1基本的基带信号波形数字基带信号是数字信息的电波形表示，它可以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有很多，以下是几种基本的基带信号波形。
（1）单极性波形这是一种最简单基带信号波形。
它用正电平和零电平分别对应二进制代码“1”和“0”；或者说，它在一个码元时间内用脉冲的有或无来表示“1”和“0”。
该波形的特点是电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用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，只适用于计算机内部或极近距离的传输。
（2）双极性波形它用正电平和负电平的脉冲分别表示二进制代码的“1”和“0”。
因其正负电平的幅度相等，极性相反，故当“1”和“0”等概率出现时无支流分量，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，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。
（3）单极性归零波形所谓归零波形是指它的有电脉冲宽度τ小于码元宽度s T，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。
通常，归零波形使用半占空码，即占空比（τ/s T）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渡波形。
与归零波形相对应，上面的单极性波形和双极性波形属于非归零波形，其占空比τ/T=100%。
s（4）双极性归零波形它是双极性波形的归零形式。
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止时刻，从而使收发双方能保持正确的位同步。
（5）差分波形这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变表示消息代码，而与码元本身的电位或极性无关。
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，而相应的称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形。
用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响，特别是在相应调制系统中可用于解决载波相位模糊问题。
（6）多电平波形上述波形的电平取值只有两种，即一个二进制相对码对应一个脉冲。
为了提高频带利用率，可以采用多电平波形或多值波形。
由于多电平波形的一个脉冲对应多个二进制码，在波特率相同的条件下，比特率提高了，因此多电平波形在频带受限的高速数据传输系统中得到了广泛应用。
2.2.2基带传输的常用码型（1）AMI码AMI码的全称是传号交替反转码。
编码规则：把码元序列中的“1”码变为极性交替变化的传输码+1、-1、+1、-1、…，而码元序列中的“0”码保持不变。
例如：消息码： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 …AMI码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 -1 +1 …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。
优点：无直流分量，且其低频和高频分量也较少，能量集中在频率为1/2码速处；编解码电路简单，且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；如果它是AMI—RZ波形，接收后只要全波整流，就可变为单极性RZ波形，从中可以提取位定时分量。
缺点：当码元序列中出现长连“0”时，信号的电平长时间不跳变，会造成提取定时信号的困难。
（2）HDB3码HDB 3码全称是三阶高密度双极性码。
它是为了克服传输波形中出现长连“0”码情况而设计的AMI 码的改进型。
编码规则：（1）检查消息码中“0”的个数。
当连“0 ”数目小于等于3时，HDB 3码与AMI 码一样。
（2）如果出现四个以上连“0 ”串时，则将每4 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，而B 称为调节脉冲。
（3）V 与前一个相邻的非“0”脉冲极性相同，并且要求相邻的V 码之间极性必须交替。
V 的取值为+1或-1。
（4）B 的取值可选0，+1，-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极性也要交替。
例如：消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1AMI 码：-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1HDB 3码：-1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V -1 +1 –B 0 0 –V +B 0 0 +V -1其中的V ±脉冲和B ±脉冲与1±脉冲波形相同，用V 或B 符号表示的目的是为了示意该非零码是由原信码的“0”变换而来的。
HDB 3码的编码规则虽然比较复杂，但解码却比较简单。
从编码过程中可以看出，每一个V 码总是与其前一个非0码（包括B 码在内）同极性，因此从收到的码序列中可以很容易地找到破坏点V 码，于是可断定V 码及其前3个码都为“0”码，再将所有的-1变为+1后，便可恢复原始信息代码。
HDB 3码的特点是明显的，它既保留AMI 码无直流分量，便于直接传输的优点，又克服了长连0串（连0的个数最多3个）的出现，HDB 3码的频谱中既消除了直流和甚低频分量，又消除了方波中的高频分量，非常适合基带传输系统的特性要求。