《通信原理》第五章 数字基带传输系统 习题
第五章 数字基带传输系统 习题（28道）
1. 设随机二进制序列中的0和1分别由g （t ）和-g （t ）组成，它们的出现概率分别为P 及（1-P ）：
求其功率谱密度及功率； 解：（1）随机二进制序列的双边功率谱密度为 P s (ω)=f s P(1-P)|G 1(f)-G 2(f)|2 + ∑|f s [PG 1(mf s ) + (1-P)G 2(mf s )]|2δ(f- mf s ) 由g 1(t)=-g 2(t)=g(t)得
P s (ω)= 4f s P(1-P)G 2(f) + f s (1-2P)2∑|G(mf s )|2δ(f- mf s )
式中，G(f)是g （t ）的频谱函数，在功率谱密度P s (ω)中，第一部分是其连续谱部分，第二部分是其离散成分。
随机二进制序列的功率为 S=1/2л∫P s (ω)d ω
=4f s P(1-P)∫G 2(f)df + ∑|f s (1-2P) G(mf s )|2∫δ(f- mf s )df =4f s P(1-P)∫G 2(f)df + f s P(1-P)2∑|G(mf s )|2 (2)当基带脉冲波形g(t)为
?????
≤=t T t t g s 其他,02
||,1)( g(t)的傅立叶变换G(f)为
s s
s
fT fT T f G ππsin )(=
因为0sin )(==s
s s
s s
T f T f T f G ππ
由题（1）中的结果知，此时的离散分量为0。
（3）???
??≤=t T t t g s 其他,04
||,1)(
g （t ）的傅立叶变换G （f ）为
2/2/sin 2)(≠==
π
ππs
s s s s s T T f T f T f G
所以该二进制序列存在离散分量
s
s T
f
1
=
2.设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲，如图所示。图中s T为码元间隔，数字
信号“1”和“0”分别用g(t)的有无表示，且“1”和“0”出现的概率相等：
（1）求该数字基带信号的功率谱密度，并画出功率谱密度图；
（2）
能否从该数字基带信中提取码元同步所需的频率
s
s T
f
1
=的分量，若能，式计算该分量的功率。
解：（1）对于单极性基带信号，)
(
)
(
,0
)
(
2
1
t
g
t
g
t
g=
=，随机脉冲序列的功率谱密度为
∑∞+
-∞
=
-
-
+
-
=
m
s
s
s
s
s
mf
f
mf
G
p
f
f
G
p
p
f
f
p)
(
)
(
)
1(
)
(
)
1(
)
(2
2δ
当p=1/2时
∑∞+
-∞
=
-
+
=
m
s
s
s
s
s
mf
f
mf
G
f
f
G
f
f
p)
(
)
(
4
)
(
4
)
(
2
2δ
由图可得
??
?
?
?
≤
-
=
t
T
t
t
Ts
A
t
g
s
其他
,0
2
),
2
1(
)(
g（t）的傅立叶变换G（f）为
?
?
?
?
?
=
2
2
)
(2s
s
fT
Sa
AT
f
G
π
代入功率谱密度函数式，得
()
∑∞+
-∞
=
-
?
?
?
?
?
+
?
?
?
?
?
=
m
s
s
s
s
s
s
s
s
s
mf
f
T
nf
Sa
AT
f
fT
Sa
AT
f
f
Pδ
π
π2
2
2
2
2
2
2
4
2
2
4
)
(
()∑∞
+-∞=-??? ??+??? ??=m s s s mf f m Sa A fT Sa T A δππ216
2164242 功率谱密度如图所示。
（2）由图5-7（b ）中可以看出，该基带信号的功率谱密度中含有频率s s T f 1
=
的离散分量，故可以提取码元同步所需的频率s
s T f 1
=
的分量。 由题（1）中的结果，该基带信号的离散谱分量()ωv P 为
()()∑∞
+-∞=-??? ??=
m s v mf f m Sa A f P δπ216
42
当m 取±1时，即
s
f f ±=时，有
()()()∑∑∞
+-∞=∞
+-∞
=+??? ??+-???
??=
m s m s v f f Sa A f f Sa A f P δπδπ216216
424
2
所以该频率分量的功率为
()4
2
42422216216πππA Sa A Sa A f P v =??? ??+??? ??=
3. 设某二进制数字基带信号中，数字信号“1”和“0”分别由g （t ）和-g （t ）表示，且“1”
和“0”出现的概率相等，g （t ）是余弦频谱脉冲，即
()???? ??-????
??=s s
s T t Sa T t T t t g ππ2241cos 21
（1） 写出该数字基带信号的功率谱密度表达式，并画出功率谱密度图； （2） 从该数字基带信号中能否直接提取频率s
s T f 1
=的分量； （3）
若码元间隔s T s 3
10-=，试求该数字基带信号的传码率及频谱宽度。
解：
（1） 当数字信号“1”和“0”等概率出现时，双极性基带信号的功率谱密度
()()
2
f G f f P s s =
已知(
)???? ??-????
??=s s s T t Sa T t T t t g ππ2
241cos 21，其傅立叶变换为()()???
??≤+=f T f fT T f G s s s 其他,01,cos 14π
代入功率谱密度表达式中，有
()()s s s
s T f fT T f P 1,cos 116≤+=
π，如图所示：
4.
双极性数字基带信号的基本脉冲波形如图所示。它是一个高度为1，宽度s
T 3
1
=τ，的矩形
脉冲，且已知数字信号“1”的出现概率为1/4。
（1）该双极性信号的功率谱密度的表达式，并画出功率谱密度图；
（2） 由该双极性信号中能否直接提取频率为s
s T f 1
=的分量？若能，试计算该分量的功率。 解：（1）双极性基带信号的功率谱密度为
()()()()()()
s
m s
s
s s mf f mf G p f f G p p f f P --+
-=∑∞
+-∞
=δ2
2
1214
当P=1/4时，有
()()()()
s
m s
s
s s mf f mf G f f G f f P -+=∑∞
+-∞
=δ2
2
2
4
43
已知?????
≤=t t t g 其他,02,1)(τ，
故()τπττπτ
πτf Sa f f f G ==sin )( 将上式代入()f P s , 得()()()()s m s s s s mf f mf Sa f f Sa f f P -+
=∑∞
+-∞
=δτπττππ2
22
2
24
43
将s T 3
1
=
τ代入上式中得 ()()s m s s s mf f m Sa fT Sa T f P -???
??+??? ??=∑∞+-∞
=δππ3361312122
功率谱密度如图所示。
（2）由图可以看出，由该双极性信号可以直接提取频率为s s T f 1
=
的分量。
该基带信号中的离散谱分量为()∑∞+-∞=-??? ??=m s v mf f Sa P δπω3361)(2
当m 去正负1时有()()s s v f f Sa f f Sa P +???
??+-??? ??=
δπδπω33613361)(22
所以频率为s s T f 1=
分量的功率为2
228333613361)(πππω=??? ??+??? ??=Sa Sa P v
5. 已知信息代码为100000000011，求相应的AMI 码、HDB3码、PST 码及双相码。 解：
AMI 码：+100000000-1+1
HDB3码：+1000+V –B00-V0+1-1 PST 码：（+模式）+0-+-+-+-++-
（-模式）-0-+-+-+-++-
双相码：10 01 01 01 01 01 01 01 01 01 10 10
6. 已知信息代码为1010000011000011，试确定相应的AMI 码及HDB3码，并画出波形图。 AMI 码：+10-100000+1-10000+1-1
BHD3码：+1 0 –1 0 0 0 –V 0 +1 –1 + B 0 0 +V –1 +1
7. 某基带传输系统接收滤波器输出信号的基本脉冲为如图所示的三角形。
（1） 求该基带传输系统的传输函数()ωH
（2） 设信道的传输函数()1=ωC ，发送滤波器和接收滤波器具有相同的传输函数，即
()()ωωR T C C =，试求此时的()ωT C 或()ωR C 的表达式。
解
（1）由图得
()
?
?
?
?
?
≤
≤
??
?
?
?
?
-
-
=
t
T
t
T
t
T
t
h s
s
s
其他
,0
0,
2
2
1
该基带传输系统的传输函数为
()()s t j
s
s
t
j e
T
Sa
T
dt
e
t
h
H2
2
4
2
ω
ω
ω
ω-
∞
+
∞
-
-?
?
?
?
?
=
=?
（2）基带传输的传输函数由发送滤波器、信道和接受滤波器组成，即
()()()()ω
ω
ω
ω
R
T
C
C
G
H=
若
()()()ω
ω
ω
R
T
C
G
C=
=,1，则()()()()()2
2ω
ω
ω
ω
ω
T
R
R
T
G
C
C
G
H=
=
所以()()()s
t
j
e
T
Sa
T
H
C
G s
s
R
T
4
4
2
ω
ω
ω
ω
ω-
?
?
?
?
?
=
=
=
8.设某基带传输系统具有如图所示的三角形传输函数：
（1）求该系统接收滤波器输出基本脉冲的时间表达式；
（2）当数字基带信号饿传码率π
ω
=
B
R
时，用奈奎斯特准则验证该系统能否实现无码间干扰传输？
解
（1）由图可得
()
?
?
?
?
?
≤
??
?
?
?
?
-
=
ω
ω
ω
ω
ω
ω
其他
,0
,
1
1
H
该系统输出基本脉冲的时间表达式为
()()?
?
?
?
?
=
=?∞+∞-2
2
2
1
2
t
Sa
d
e
H
t
h t j
ω
π
ω
ω
ω
π
ω
（2）根据奈奎斯特准则，当系统能实现无码间干扰传输时，
()ω
H应满足
(
)???
???
?>≤=???
?
?
?+=∑s i s s T T C i T H Heq πωπ
ωπ
ωω,0,2
()()()所以
时，容易验证，当
,22200C i H i R H i T H T i i B i s s ≠+=+=????
?
?+=≤∑∑∑ωωπωπ
ωωπ
ω
间干扰传输。
时，系统不能实现无码当传码率πω/0=B R
9. 设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为()ωH ，若要求以2/
s T Baud
的速率进行数据传输，试检验图所示的满足消除抽样点上的码间干扰的条件否？解
特性特准则，基带系统的总传输条件，根据奈奎斯时，若满足无码间干扰
当???
?
??=s B T R 2
()应满足ωH
()()????
?≥≤=+=B
B
B R R
C i R H Heq πωπωπωω,0,2
容易验证，除（c ）之外，（a ）、（b ）（d ）均不满足无码间干扰传输的条件。
10. ())10H ≤≤a a 为某个常数（如图所示。其中的传输特性设某数字基带传输系统ω
（1）试检验该系统能否实现无码间干扰传输；
（2）试求该系统的最大码元传输速率为多少？这时的系统频带利用率为多少？
解
（1）根据奈奎斯特准则，若系统满足无码间干扰传输的条件。
()应满足
基带系统的总特性ω
H
()
()
??
?
?
?
>
≤
=
+
=
B
B
B
R
R
C
i
R
H
Heq
π
ω
π
ω
π
ω
ω
,0
,
2
可以验证：
传输。
统可以实现无码间干扰
时，上式成立，即该系
当
π
ω
=
B
R
（2）
()
α
π
ω
α
π
ω
η
π
ω
α
ω
α
π
ω
ω
+
=
+
=
=
+
=
+
=
=
1
2
2
)
1(
,
2
)
1(
)
1(
,
,
max
max
max
B
R
Hz
rad
B
R
R
Heq
R
B
用率为
所以系统的最大频带利
系统带宽
容易得到
的最大码元传输速率
即满足
速率
该系统的最大码元传输
11.明理由。
输特性较好？试简要说
用图中所画的哪一种传
基带信号，试问系统采
的数字
为了传送码元速率Baud
R
B
3
10
=
解：根据奈奎斯特准则可以证明，（a ）、（b ）、（c ）三种传输函数均能满足无码间干扰的要求。下面我们从频带利用率、冲激响应“尾巴”的衰减快慢、实现的难易程度三个方面来分析对比三种传输函数的好坏。 （1） 频带利用率
Hz Baud B R Hz B b Hz Baud B R Hz B a Baud R b B a b a B a a B /11000
100010/5.01021000
102)(,100033
3===
==?==
?==ηη其频带利用率
）的带宽为传输函数（其频带利用率
的带宽为传输函数为三种波形的传输速率均
传输函数（b ）的带宽为
c
b a
c B c c Hz Bau
d B R Hz B ηηηη=<===
=显然
其频带利用率
/11000
1000103
（2） 冲激响应“尾巴”的衰减快慢程度 （a ）、（b ）和（c ）三种传输特性的时域波形分别为
()(
)
()(
)
()(
)
t
Sa t h t Sa t h t Sa t h c b a πππ323333231010102102102102=??=??=
较好。
综上所述，传输特性
比较容易实现。
和
物理上不易实现，而
为理想低通特性，
看，因为
）从实现的难易程度来
（
）较好。
）和（
来看，传输特性（
波形的尾巴衰减速度
的速度衰减，故从时域
的尾巴以
）
的速度衰减，而（
）的尾巴以
）、（
其中（
c
c
a
b
c
a
t
b
t
c
a
3
1
1
2
12.二进制基带系统的分析模型如图所示，现已知
()
()
。
及相应码元间隔
码元传输速率
试确定该系统的最高的
其他
s
B
T
R
t
H
?
?
?
?
?
≤
+
=
,0
,
cos
1
0τ
π
ω
ωτ
τ
ω
()的波形如图所示
传输特性
。
及相应码元间隔
码元传输速率
试确定该系统的最高的
解
ω
H
T
R
s
B
()
2
,
2
1
τ
τ
ω
=
=
s
B
T
Baud
R
H
而
率
求出系统最高的码元速
奈奎斯特准则，可
为升余弦传输特性。由
由上图易知，
13.若上题中
()
()
?
?
?
?
?
≤
?
?
?
?
?
+
=
t
T
T
T
H
s
s
s
其他
,0
2
,
2
cos
1
2
π
ω
ω
ω
()()()????
??=???
?
???
???? ?
?
+=
-?
=
-s s T T T s T s s s s
s s T t Sa T G F G G T G T H Baud T t h T t T t T t T t t h s s
s
s πωωωωπππππππ222cos 12/1)(/41/cos //sin )(41
4442
2的逆傅立叶变换为
波形如图所示。而其中解间干扰否？存在（抽样时刻上）码速率传送数据时，的示意波形和说明用并画出为试证明其单位冲击响应
()()()()()????
?? ????? ??-?+??????
????? ??++???? ???=++=????
?
?
?
++
=--s s s s s s s s s s T j T s T j T s T s T j T j T s
T T t Sa T T T T t Sa T T t Sa T T t h e G T
e G T
G T e e G T H s
s
s
s
s s s s 2224222222)(4422122
42
44224πππωωωωωωπωππωωπ所以
而
的波形如图所示。)(/41cos
//sin /411
22222t h T t T t
T t T t T t T t Sa s s s s s s -?=??
????-???? ??=ππππ
??
?===为其他整数
满足
因为刻上）的码间干扰时，将不存在（抽样时速率由图可以看出，当传输k k kT h t h Baud T R s s
B ,00,1)()(1
14. 激响应和频率特性。。试求该系统的单位冲
通带增益为滤波器的截止频率为所示，图中，理想低通设一相关编码系统如图s s T T ).2/(1
解：
[]()()[]
()
()()??
??
?
≤=??
??
?≤-=-=??????--=--=*--==????
?
≤=--ωπωωωωπωωωππ
δδπωπωωω其他其他系统的频率特性所以系统单位响应
其对应的单位冲激响应其他函数为
理想低通滤波器的传输,0,sin 2,0,1)
(12)(
)2()()()2()()()
(
)(,0,)(2''''''s s s
s T j s
T j s s s s s s
s s
T T T H T e T H e H T t T Sa t T Sa T t h t h t h T t t t h t T Sa t h T T t H s
s
15. 若上题中输入数据为二进制的，则相关编码电平数为3；若输入数据为四进制（+3，+1，-1，
-3），则相关编码电平数为7。 一般地，若部分响应波形为
()[]
()[]
()1
)1(11sin
sin
)(11
+-=----+???+=∑=N
i i s s
s s
N
s s R L Q L T N t T T N t T R t
T t T R t g 进制，则相关电平数输入数据为π
π
ππ
16. 以参考文献[1]中第IV 部分响应为例。试画出包括预编码在内的系统组成方框图 解：第IV 部分响应系统的组成方框图如图所示。
17. 对于双极性基带信号，试证明其码元持续时间内，抽样判决器输入端得到的波形可表示为
()()()()()()???
? ??+-=
=>=???? ??-+=
=<=??
?
???+-=??
????--=??
?+-+=??∞
∞-n d V d e n d V d e d n n n n n R R R A V erf dx x f V x p p A V erf dx x f V x p p V A x x f t x A x x f t x t n t n A t n A t x d d
σσσσπσσπσ221
2110221
2101,2exp 21
)()(02exp 21
)()(10)(0),(1),()(0211222
0222
12”的概率为”错判为“将“”的概率为
”错判为“则将“若令判决门限为的一维概率密度为
”时，而发送“的一维概率密度为
”时，的高斯噪声，当发送“，方差为是均值为假定”时
发送“”时发送“
()()()()())
1()0(ln
0)(0)(1,0)()0()(101),0()1(01201012
1p p A
V V f p V f p dV dp dx
x f p dx x f p p p p p p p p n
d d d d
e
V V e e e d
d
σ=
=-=+=+=*
∞
∞
-??解得最佳门限电平为得到令
则系统总的误码率为和”的概率分别为”和“若设发送“
18. 试证明对于单极性基带波形，其最佳门限电平为
)1()0(ln
22p p A A V n d σ+=*
”等概出现时）”和““最小误码率01(221
???
? ??=
n e A erfc p σ
证明：对于单极性基带信号波形，在一个码元持续时间内，抽样判决器输入端得到的波形可表示为
??
?+=”时发送“”时发送“
0),(1),()(t n t n A t x R R
()()()()0
12202212202
21211),0()1(012exp 21
102)(exp 21
01,2exp 21
)()(02)(exp 21
)()(10)(e e e n v n d e n v n d e d n n n n n R p p p p p p p dx
x v x p p dx A x v x p p v x x f t x A x x f t x t n d
d
+=??
????-=>=??????--=<=?
?
?
???-=??
????--=??∞
∞-则系统总的误码率为
和”的概率密度分别为”和“设发送“”的概率为
”错判为“将“”的概率为
”错判为“则将“令判决门限为的一维概率密度为
”时，而发送“的一维概率密度为
”时，的高斯噪声。发送“，方差为为均值为其中σσπσσπσσπσσπσ
???? ??=???
?????
???? ??-=??
????-+??????--==
==+==???
?????--??????--==??
∞∞
-*
*
***
**
n n n V n n V n e d n d n d n n d n d d
e A erfc A er
f dx x p dx A x p p A V p p p p A A V V A V p V dv dp d d σσσσπσσπσσσπσσπ2221221212exp 21
)0(2)(exp 21
)1(2
21)1()0()
1()0(ln
202exp 21
2)(exp 21
)1(,022222222
2此时，系统的误码率为
，则若解得
即，可求得最佳门限电平令
19.
()()()()()()??
??
?
≤+====ωτπωωττωωωωω其他现已知
。所示。并设若二进制基带系统如图,0,cos 1,1000
H H G G C R T
()()()()()()()()2
cos 12
21
21,cos 122
20
000
00
00002
000
00
τωωττπ
ωωπωτπωωττωωωωτπτπτπ
τπ=
+=
=
≤+=
==?
?
--d n d P S C n H n C n P C n R R n R 输出噪声功率为接收滤波器为的输出噪声功率谱密度解
20.
()()()()()()??
??
?
≤+====ωτπωωττωωωωω其他现已知
。所示。并设若二进制基带系统如图,0,cos 1,1000
H H G G C R T
此时，系统误码率为可求得最佳门限电平，并考虑令
则总的错误概率为
和”的概率分别为”和“设发送“”的概率为”码错判为“发送“”的概率为为“”码错判，则发送“电平。令判决门限为为接受滤波器的输出信号”时，电平，而发送“出信号为”时，接受滤波器的输设系统发送“解
2
,1)0()1(0exp 21exp 21
)1()0()1(),0()1(01exp 21
10exp 21
010010
101A v p p dv dp dv v dv A v p p p p p p p p dv v p dv A v p v A d d
e
v v e e e v e v e d d
d
d
d =
===??
????-+??????--=+=??
????-=??
????--=*
∞∞-∞
∞-???
?
λλλλλλλλ
??? ??-=??
????-+??????--=??
∞∞-**
λλλλλ2exp 21exp 21exp 21
)1(A dv v dv A v p p d d v v e
21. 某二进制数字基带系统所传输的是单极性基带信号，且数字信号“1”、“0”的出现概率相
等。
3
1021.622212.005.02,21)0()1(01)0()1(-*?=??
????=
=====n e n d A erfc p V V A v p p p p σσ，误码率，均方根声均值为已知接受滤波器输出噪限等概率时，最佳判决门”出现的概率，则”和“分别表示数字信号“和用解
22. 某二进制数字基带系统所传输的是单极性基带信号，且数字信号“1”、“0”的出现概率相
等。
n
n e e A A erfc p p σσ53.81022211055≥≤??
????=
≤--求得
，即根据解
23. 若将上题中的单极性改为双极性基带信号，其他条件不变，重做上题。
n
n e e n n e A A erfc p erfc p A A erfc p σσσσ26.410221101087.22.02121,2.0,1221
5
5
7
≥≤??????≤?≈??
?????=
==?????
?=---可求得若则已知最小误码率信号的基带传输系统的等概时采用双极性基带解
24. 设随机二进制序列中的0和1分别由g （t ）和-g （t ）组成，它们的出现概率分别为P 及（1-P ）：
若g(t)为如图5-6（a ）所示波形，T s 为码元宽度，问该序列存在离散分量f s =1/T s 否？
解：
当基带脉冲波形g(t)为
??
?
?
?
≤
=
t
T
t
t
g
s
其他
,0
2
||,1
)(
g(t)的傅立叶变换G(f)为s
s
s fT
fT
T
f
G
π
π
sin
)
(=
因为0
sin
)
(=
=
s
s
s
s
s T
f
T
f
T
f
G
π
π
由题（1）中的结果知，此时的离散分量为0。
25.设随机二进制序列中的0和1分别由g（t）和-g（t）组成，它们的出现概率分别为P及（1-P）：若g(t)为如图所示波形，T s为码元宽度，问该序列存在离散分量f s=1/T s否？
解：
（3）
??
?
?
?
≤
=
t
T
t
t
g
s
其他
,0
4
|
|,1
)(
g（t）的傅立叶变换G（f）为
2/
2/
sin
2
)
(≠
=
=
π
π
π
s
s
s
s
s
s
T
T
f
T
f
T
f
G
所以该二进制序列存在离散分量
s
s T
f
1
=
26.设某基带传输系统具有如图所示的三角形传输函数：
当数字基带信号饿传码率
πω0
=
B R 时，用奈奎斯特准则验证该系统能否实现无码间干扰传输？
根据奈奎斯特准则，当系统能实现无码间干扰传输时，()ωH 应满足
()???
???
?>≤=???
?
??+=∑s i s s T T C i T H Heq πωπ
ωπ
ωω,0,2
()()实现无码间干扰传输。
时，系统不能所以当传码率时，容易验证，当π
ωωωωωπ
ωωπ
ω0
000,222=
≠+=+=????
?
?+=≤∑∑∑B i
i
i s s R C i H i H T T
通信原理实验--数字基带传输仿真实验
数字基带传输实验 实验报告
一、实验目的 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习Matlab 的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、系统框图及编程原理 1.带限信道的基带系统模型（连续域分析） ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期，二进制码元周期 ?发送滤波器―― 或或 ?发送滤波器输出――
?信道输出信号或接收滤波器输入信号 （信道特性为1） ?接收滤波器―― 或或 ?接收滤波器的输出信号 其中 （画出眼图） ?如果位同步理想，则抽样时刻为 ?抽样点数值为（画出星座图） ?判决为 2.升余弦滚降滤波器 式中称为滚降系数，取值为, 是常数。时，带宽为Hz；时，带宽为Hz。此频率特性在内可以叠加成一条直线，故系统无码间干扰传输的最小符号间隔为s，或无码间干扰传输的最大符号速率为Baud。
相应的时域波形为 此信号满足 在理想信道中，，上述信号波形在抽样时刻上无码间干扰。 如果传输码元速率满足，则通过此基带系统后无码间干扰。 3.最佳基带系统 将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统，而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。 要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。由于最佳基带系统的总特性是确定的，故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。 设信道特性理想，则有
（延时为0） 有 可选择滤波器长度使其具有线性相位。 如果基带系统为升余弦特性，则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。 由模拟滤波器设计数字滤波器的时域冲激响应 升余弦滤波器（或平方根升余弦滤波器）的带宽为，故其时域抽样速率至少为，取，其中为时域抽样间隔，归一化为1。 抽样后，系统的频率特性是以为周期的，折叠频率为。故在一个周期内 以间隔抽样，N为抽样个数。频率抽样为，。 相应的离散系统的冲激响应为 将上述信号移位，可得因果系统的冲激响应。 5．基带传输系统（离散域分析） ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期，二进制码元周期 ?发送滤波器――
数字基带传输系统仿真实验
数字基带传输系统仿真实验 一、系统框图 一个数字通信系统的模型可由下图表示: 信源信道数字信源编码器调制器编码器 数字信源噪声信道 信道数字信源信宿译码器解调器译码器 数字信宿编码信道 数字通信系统模型 从消息传输角度看，该系统包括两个重要的变换，即消息与数字基带信号之间的变换;数字基带信号与信道传输信号之间的变换。 在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。称为基带传输系统。与之对应，把包括了载波调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统。无论是基带传输还是频带传输，基带信号处理是必须的组成部分。因此掌握数字基带传输的基本理论十分重要，它在数字通信系统中具有普遍意义。 二、编程原理 1. 带限信道的基带系统模型(连续域分析) X(t) y(t) {}a, 输入符号序列―― l L,1
dtatlT()(),,,T, 发送信号―― ――比特周期，二进制,lbbl,0 码元周期 ,jft2,, 发送滤波器―― G(),或Gf()或gtGfedf()(), TT,TT,, , 发送滤波器输出―― L,1 xtdtgtatlTgt()()*()()*(),,,,,TlbTl,0 L,1 =()agtlT,,lTsl,0 , 信道输出信号或接收滤波器输入信号 (信道特性为1) ytxtnt()()(),， ,jft2,G(),Gf()gtGfedf()(),, 接收滤波器―― 或或 RR,RR,, , 接收滤波器的输出信号 rtytgtdtgtgtntgt()()*()()*()*()()*(),,，RTRR ,1L ()(),,，agtlTnt,lbR,0l ,jft2,gtGfCfGfedf()()()(), 其中 ,TR,, (画出眼图) lTlL,,, 01, 如果位同步理想，则抽样时刻为 b rlTlL() 01,,,, 抽样点数值为 (画出星座图) b ,{}a, 判决为 l 2. 升余弦滚降滤波器 (1),,,Tf,||,s,T2s, ,TT1(1)(1),,，，，,,,,ss Hfff()1cos(||),||,，,,,,,,TTT2222，，,ss,
通信原理 数字基带传输实验报告
基带传输系统实验报告 一、 实验目的 1、 提高独立学习的能力； 2、 培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、 学习matlab 的使用； 4、 掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、 熟悉基带传输系统的基本结构； 6、 掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、 实验原理 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下： 基带脉冲输入 噪声 基带传输系统模型如下： 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 抽样 判决器 同步 提取 基带脉冲
各方框的功能如下： （1）信道信号形成器（发送滤波器）：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：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，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的失真。另 外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 （3）接收滤波器：接受信号，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：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。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31，时域抽样频率错误!未找到引用源。o为4 /Ts，滚降系数分别取为0.1、0.5、1， （1）如果采用非匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 （2）如果采用匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 （1）非匹配滤波器 窗函数法： 子函数程序： function[Hf,hn,Hw,w]=umfw(N,Ts,a)
通信原理第四章(数字基带传输系统)习题及其答案
第四章（数字基带传输系统）习题及其答案 【题4－1】设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码型，双极性码波形，单极性归零码波形，双极性归零码波形，二进制差分码波形。 【答案4－1】 【题4－2】设随机二机制序列中的0和1分别由()g t 和()g t -组成，其出现概率分别为p 和(1)p -： 1）求其功率谱密度及功率； 2）若()g t 为图（a ）所示的波形，s T 为码元宽度，问该序列存在离散分量 1 s f T =否？ 3）若()g t 改为图（b ）所示的波形，问该序列存在离散分量 1 s f T =否？
【答案4－2】 1）随机二进制序列的双边功率谱密度为 2 2 1212()(1)()()[()(1)()]() s s s s s s m P f P P G f G f f PG mf P G mf f mf ωδ∞ -∞=--++--∑ 由于 12()()()g t g t g t =-= 可得： 2 2 22 ()4(1)()(12) ()() s s s s s m P f P P G f f P G mf f mf ωδ∞ =-∞ =-+--∑ 式中：()G f 是()g t 的频谱函数。在功率谱密度()s P ω中，第一部分是其连续谱成分，第二部分是其离散谱成分。 随机二进制序列的功率为 2 2 2 2 2 2 22 1()2 [4(1)()(12)()()] 4(1)()(12)() () 4(1)()(12)() s s s s s m s s s s m s s s m S P d f P P G f f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf ωω π δδ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞ ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞∞ ∞ ∞ =-∞ = =-+ --=-+ --=-+-? ∑ ?∑ ?? ∑ ?－－－－－ 2）当基带脉冲波形()g t 为 1 (){2 0 else s T t g t t ≤= ()g t 的付式变换()G f 为
实验九 数字基带通信系统实验
姓名：班级学号：47 实验九数字基带通信系统实验 一、实验目的 1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程 2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响 3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用 二、实验内容 1.用数字信源、数字终端、位同步及帧同步连成一个理想信道时分复用数字基带通 信系统，使系统正常工作。 2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。 3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块(EL-TS-M6)和数字终端、位同步及帧同步模块(EL-TS-M7)。 1. 数字终端模块工作原理： 原理框图如图7-1所示。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。 在数字终端模块中，有以下测试点及输入输出点： ? FS-IN 帧同步信号输入点 ? S-IN 时分复用基带信号输入点 ? BS-IN 位同步信号输入点 ? SD 抽样判决后的时分复用信号测试点 ? BD 延迟后的位同步信号测试点 ? FD 整形后的帧同步信号测试点 ? D1 分接后的第一路数字信号测试点 ? B1 第一路位同步信号测试点 ? F1 第一路帧同步信号测试点
通信原理------数字基带传输实验报告
基带传输系统实验报告 一、实验目的 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习matlab的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下： 基带传输系统模型如下：
各方框的功能如下： （1）信道信号形成器（发送滤波器）：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：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，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的失真。另 外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 （3）接收滤波器：接受信号，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：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。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31，时域抽样频率Fo为 4 /Ts，滚降系数分别取为、、1，
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
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 0 2.正文 0 2.1数字基带传输系统 0 2.2 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)
基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真-课程设计报告书
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：*** 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***** **** 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。这种不经载波调制直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。 数字基带系统的基本结构可以由图1 的模型表示.其中包括发送滤波器、传输信道、接收滤波器、抽样判决等效为传输函数为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,GT (w) 和GR(w) 均为升余弦平方根特性.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,滤波法提取位定时的原理可用图2表示。 图1 基带传输系统模型 设发送滤波器的传输特性 , 则 ω ωπ d e H t g jwt R ? ∞ ∞ -= )(21 )()(ωT G
数字基带系统实验一总结报告
实验一基带传输系统实验 目录： 一、实验目的 (2) 二、实验原理 (2) 三、实验内容 (3) （一）因果数字升余弦滚降滤波器设计 (3) 1) 窗函数法设计非匹配形式的基带系统的发送滤波器 (3) 2) 频率抽样法设计匹配形式的基带系统的发送滤波器 (5) 3) 非匹配形式下窗函数设计法和匹配模式下频率抽样法设计的滤波器第一零点带 宽和第一旁瓣衰减 (7) （二）根据离散域基带系统模型，设计无码间干扰的二进制数字基带传输系统 (7) （三）非匹配模式和匹配模式的无码间干扰的数字基带传输系统测试 (10) 1) 非匹配滤波器无加性噪声系统 (10) 2) 非匹配滤波器和匹配滤波器加加性噪声系统 (12) 四、实验心得 (15) 指导老师：马丕明 班级：通信一班 姓名：石恬静201100120172 蒋金201100120222
一、实验目的 1、 提高独立学习的能力； 2、 培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、 学习matlab 的使用； 4、 掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、 熟悉基带传输系统的基本结构； 6、 掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 数字通信系统的模型如下图所示： 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 带限信道的数字基带传输系统的传输模型为： 发送滤波器 传输信道 接收滤波器 输入符号序列 {a }l ，其取值为1或-1；每隔一个比特周期Tb 发送一个脉冲信号得到 发送信号()d t ；在匹配形式下，发送滤器和接收滤波器都是平方根升余弦滚降滤波器，在
通信原理实验一 数字基带传输
通信原理实验一 数字基带传输 一、实验目的 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习Matlab 的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 1.匹配滤波器和非匹配滤波器： 升余弦滚降滤波器频域特性：
将频域转化为时域 2. 最佳基带系统 将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统，而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。 要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。由于最佳基带系统的总特性是确定的，故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。 设信道特性理想，则有 （延时为0） 有 可选择滤波器长度使其具有线性相位。 如果基带系统为升余弦特性，则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。 3.基带传输系统（离散域分析） ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期，二进制码元周期 ?发送滤波器―― 或 ?发送滤波器输出――
?信道输出信号或接收滤波器输入信号 （信道特性为1） ?接收滤波器―― 或 ?接收滤波器的输出信号 （画出眼图） ?如果位同步理想，则抽样时刻为 ?抽样点数值为（画出星座图） ?判决为 其中若为最佳基带传输系统，则发送滤波器和接收滤波器都为根升余弦滤波器，当采用非匹配滤波器时，发送滤波器由升余弦滤波器基带特性实现，接收滤波器为直通。 三、实验内容 1.通过匹配滤波和非匹配滤波方式，得到不同的滚降系数下发送滤波器的时域波形和频率特性。 实验程序： （1）非匹配情况下： 升余弦滚降滤波器的模块函数（频域到时域的转换） function [Hf,ht]=f_unmatch(alpha,Ts,N,F0) k=[-(N-1)/2:(N-1)/2]; f=F0/N*k; for i=1:N; if (abs(f(i))<=(1-alpha)/(2*Ts)) Hf(i)=Ts; elseif(abs(f(i))<=(1+alpha)/(2*Ts)) Hf(i)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(i))-(1-alpha)/(2*Ts)))); else Hf(i)=0; end; end; 主函数 alpha=input('alpha=');%输入不同的滚降系数值 N=31;%序列长度 Ts=4; F0=1;%抽样频率
实验二(数字基带传输技术仿真实验)
实验二数字基带传输技术仿真实验 实验要求： 1、学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容； 2、上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。 3、以电子形式在规定日期提交实验报告。 实验指导 1、单极性不归零码 单极性不归零码是一种最简单最常用的基带信号形式。这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1，即，在一个码元时间内用脉冲的有或者无来对应表示0或者1码。其特点是极性简单，有直流分量，脉冲之间无间隔。 生成单极性不归零码的MATLAB实现程序如下： function y=snrz(x) %本函数实现将输入的一段二进制代码编为相应的单极性不归零码输出 %输入x为二进制码，输出y为编号的码 t0=200; t=0:1/t0:length(x); %给出相应的时间序列 for i=1:length(x) %计算码元的值 if x(i)==1 %如果输入信息为1 for j=1:t0 %该码元对应的点值取1 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 %如果输入信息为0，码元对应的点值取0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; plot(t,y);
%采用title 命令来实现标记出各码元对应的二元信息 title('1 0 1 1 0 0 1 0'); grid on; axis([0,i,-0.1,1.1]); 在命令窗口中输入x的二进制代码和函数名，就可以得到所对应的单极性不归零码输出，如输入以下指令，将出现图1所示结果。 x=[1 0 1 1 0 0 1 0]; snrz(x) 图1 单极性不归零码 2、双极性不归零码 在双极性不归零码中，脉冲的正负对应着二进制代码的1和0，由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当0、1符号等可能出现时无直流分量。这样，恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强，故双极性码较单极性码更有利于在信道中传输。 双极性不归零码的MATLAB实现程序如下： function y=dnrz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1
实验七：时分复用数字基带通信系统
实验七：时分复用数字基带通信系统 一、实验目的 1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。 2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。 二、实验内容 1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作。 2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。 3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。 三、基本原理 本实验要使用数字终端模块。 1. 数字终端模块工作原理： 原理框图如图7-1所示，电原理图如图7-2所示(见附录)。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。 在数字终端模块中，有以下测试点及输入输出点： ? S-IN 时分复用基带信号输入点 ? SD 抽样判后的时分复用信号测试点 ? BD 延迟后的位同步信号测试点 ? FD 整形后的帧同步信号测试点 ? D1 分接后的第一路数字信号测试点 ? B1 第一路位同步信号测试点
? F1 第一路帧同步信号测试点 ? D2 分接后的第二路数字信号测试点 ? B2 第二路位同步信号测试点 ? F2 第二路帧同步信号测试点 延迟1延迟2 整形延迟3FS-IN BS-IN S-IN FD FD -7 FD -15 FD -8 FD -16 BD 显示 串/并变换 串/并变换 F2÷3 并/串变换并/串变换 D 2 B1 F1 D 1 SD-D BD 显示 B2 图7-1 数字终端原理方框图 图7-1中各单元与电路板上元器件对的应关系如下： ? 延迟1 U63：单稳态多谐振荡器4528 ? 延迟2 U62:A ：D 触发器4013 ? 整形 U64:A ：单稳态多谐振荡器4528；U62:B ：D 触发器4013 ? 延迟3 U67、U68、U69：移位寄存器40174 ? ÷3 U72：内藏译码器的二进制寄存器4017 ? 串/并变换 U65、U70：八级移位寄存器4094 ? 并/串变换 U66、U71：八级移位寄存器4014(或4021) ? 显示 三极管9013；发光二极管 延迟1、延迟2、延迟3、整形及÷3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器的输入信号SD 、位同步信号及帧同步信号满足正确的相位关系，如图7-3所示。 移位寄存器40174把FD 延迟7、8、15、16个码元周期，得到FD-7、FD-15、FD-8（即F1）和FD-16（即F2）等4个帧同步信号。在FD-7及B D 的作用下，
数字基带传输实验预习报告
数字基带传输实验预习报告 一、实验目的： 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习Matlab 的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理： 1、带限信道的基带传输系统： 发送滤波器 传输信道 接受滤波器 {a n } x(t) y(t) r(t) {a n } 定时信号 2、升余弦滚降滤波器 其频率响应为： () T G ω () C ω 噪声源 R G ω（） 抽样判决 位定时提 取
C T ， 1|f|2c T α -≤ ()d H f = 1-[1cos (||)]22c T T f T παα+-，c 11||22c f T T αα -+≤ 0， 1+|f| 2C T α 在实验中，时间抽样间隔和抽样频率都归一化为1，得到升余弦滤波器的频率响应常数c T =4。 无码间干扰传输的最小符号间隔为c T 秒，或无码间干扰传输的最大符号速率为1/c T 。相应 的时域单位冲激响应信号h ()d t ，满足()d c h nT = 1，n=0 。在理想信道中， 0,n ≠0 h ()d t 信号波形在抽样时刻上无码间干扰。 3、最佳基带传输系统： 将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统，而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能，并且，接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。 实验时，具体采用两种方式，一是采用匹配滤波器，发送滤波器和接受滤波器对称的系统，发送滤波器和接受滤波器都是升余弦平方根特性；二是不采用匹配滤波器方式，升余弦滚降基带特性完全由发送滤波器实现，接受滤波器为直通。 4、用模拟升余弦滚降滤波器设计数字升余弦滚降滤波器 这种方式主要采用窗函数法和频率抽样法。 (1)窗函数法是从模拟升余弦滚降滤波器的单位冲激响应h ()d t ，先进行时间抽样，然后进行截短、加窗，最后向右移位，得到实际的因果的数字升余弦滚降滤波器的单位冲击响应。 (2)频率抽样法是从模拟升余弦滚降滤波器的频率响应 d () H f ，频率抽样后，进行离散时间 傅里叶反变换后，最后向右移位，得到实际的因果的数字升余弦滚降滤波器的单位冲激响应。
通信原理实验报告-数字信号的基带传输
通信原理实验报告 实验名称：数字信号的基带传输 班级：08211317 学号：08211660 姓名：张媛（27）
一．实验目的 （1）理解无码间干扰数字基带信号的传输； （2）掌握升余弦滚降滤波器的特性； （3）通过时域、频域波形分析系统性能。 二、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 （1 ）数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 1.信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4.抽样判决器 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。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变， 即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号， 因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足： 令k′=j -k ， 并考虑到k′也为整数，可用k 表示： ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=?? ?=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k
数字基带传输系统仿真与设计方案
一、课程题目 数字基带传输系统：欲传送的01比特流+码型变换（HDB3码）+基带成型网络（采用升余弦滚降系统）+信道+码型反变换+01比特流。 二、设计要求 1.完成一个题目。 2.对通信系统有整体的较深入的理解。 3.提出仿真方案。 4.完成仿真软件的编制。 5.仿真软件的演示。 6.提交详细的设计报告。 三、设计目的 1.综合应用《Matlab编程与系统仿真》、《信号与系统》、《现代通信原理》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.培养学生利用软件进行通信仿真的能力。 4.培养学生独立动手完成课题设计项目的能力。 5.培养学生查找相关资料的能力。 四、实验条件 计算机、Matlab软件、相关资料。 五﹑系统设计方案 数字基带传输系统： （1）概念：未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或者很低频率开始，称为数字基带信号,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。 （2）数字基带传输的研究的意义： 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这种传输方式。 第二：数字基带传输方式迅速发展，用于低速或高速数据传输。 第三：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：任一个线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统。 （3）对传输码型的要求： ①不含直流分量且低频分量尽量少。 ②应含有丰富的定时信息，以便于从接受码流中提取定时信号。 ③功率谱的主瓣宽度窄，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，即码型应具有一定的规律性，以便宏观监测。 ⑥编译码简单，已降低通信延时和成本。 （4）基带传输常用码型： AMI码（传号交替反转码）、HDB3码（三阶高密度双极性码）、双相码、差分双相码、密勒码、CMI码（传号反转码）、块编码等。 （5）其中本次设计采用的HDB3码。 a.HDB3码编码规则： ①1——交替变换为+1，-1
实验6.数字基带信号的眼图实验
实验六 数字基带信号的眼图实验 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法； 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信间干扰大小的影响程度； 3、熟悉MATLAB 语言编程。 二、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该 图3-1 基带系统的分析模型 抑制码间干扰。设输入的基带信号为()n s n a t nT δ-∑，s T 为基带信号的码元周期，则经过 基带传输系统后的输出码元为 ()n s n a h t nT -∑。其中 1()()2j t h t H e d ωωωπ +∞ -∞ = ? （3-1） 理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足： 10()0,s k h kT k =?=? ? ， 为其他整数 (3-2) 频域应满足： ()0,s s T T H πωωω?≤?=? ?? ，其他 (3-3)
图3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。 由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格 定时时，码间干扰就可能较大。在一般情况下，只要满足： 222(),s i s s s s i H H H H T T T T T ππ π π ωωωωω?????? +=-+++=≤ ? ? ??????? ∑ (3-4) 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。 (1)(1) 1sin (),2(1)()1,0(1) 0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω???-+--≤≤?? ???? ?-? =≤≤???+>? ?? (3-5) 这里α称为滚降系数，01α≤≤。 所对应的其冲激响应为： ()222sin cos()()14s s s s t T t T h t t t T T παππα= - (3-6) 此时频带利用率降为2/(1)Baud/Hz α+，这同样是在抽样值无失真条件下，所能达到的最
数字基带传输技术实验报告
实验报告 课程名称通信原理 实验名称实验一：数字基带传输技术 班级 学号 姓名 指导教师 实验完成时间： 2014年 10 月 28 日
一、熟悉实验平台
二、数字基带传输系统实验 1. 实验目的 1.了解几种常用的数字基带信号。 2.掌握常用的数字基带出书码型的编码规则。 3.掌握CPLD实现码型变换的方法。 2.实验内容 1.观察NRZ码,RZ码，AMI码，HDB3码，CMI码，BPH码的波形。 2.观察全0码或全1码时各码型的波形。 3.观察HDB3，AMI码的正负极性波形。 4.观察AMI码，HDB3码，CMI码，BPH码经过码型反变换后的输出波形。 5.自行设计码型变换电路，下载并观察波形。 3.实验仪器 各功能模块（实验箱） 20M双踪示波器一台 频率计（可选）一台 连接线若干 2.实验原理 二进制码元的数字基带传输系统
参考使用模块：信号源模块、码型变换模块、信道模拟模块、终端模块。 该通信系统的框图如图1所示。 图1 二进制码元的数字基带传输系统 该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质（例如能够通过从直流至高频的有线线路等）；接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。 基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。单极性基带波形就是一个典型例子。再例如，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0”符号，则基带信号可能会长时间出现0电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：（ 1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；（2）对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。 （二）编码规则 1、NRZ 码 NRZ 码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电 平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元 期间电平保持不变。例如：
实验三 数字基带传输系统
实验三数字基带传输系统 一、设计目的 1．利用MATLAB画出数字基带信号的波形图。 2．利用MATLAB画眼图。 3．利用MATLAB分析无码间干扰基带系统的抗噪性能。 4．掌握无码间干扰系统的频谱特性。 二、设计原理 1．数字基带信号 数字基带信号就是消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号的波形和码型很多，最常用的由矩形脉冲组成的基带信号有：单极性归零及不归零波形，双极性归零及不归零波形，差分波形和多电平波形等。 2．无码间干扰系统 满足无码间干扰时、频域条件的基带系统有3类，分别是理想LPF系统、滚降系统和部分响应系统。前两个系统的理论基础是奈奎斯特第一准则，第三个系统的理论基础是奈奎斯特第二准则。理想LPF系统可达到理论最大频带利用率，但是难以实现，且对位定时精度要求高。滚降系统可实现，且对位定时精度要求降低，但频带利用率降低。部分响应系统兼具了前两个系统的优点，即频带利用率高和低位定时精度，但其可靠性降低。 3．基带信号的眼图 眼图是指利用实验的方法估计和改善基带系统性能时，在示波器上所观察到的像人的眼睛一样的图形。 ①MATLAB函数 在MATLAB中，eyediagram函数用来绘制眼图，其调用格式如下： eyediagram(x,n,period,offset,plotstring) 其中x是信号；n是每个轨迹包括的采样点数；period是指水平轴的坐标范围，即[-period/2,period/2]；offset是偏置因子，信号的第（offset+1）个采样点之后每n个值为一周期，且该周期为period的整数倍，offset必须是非负整数，其范围是[0,n-1]；plotstring 是绘制眼图时采用的符号、线形和颜色，其格式与plot函数相同，如不设置，采用系统缺省值。 ②Simulink模块 在Simulink模块库中，显示眼图的模块为“Discrete-Time Eye Diagram Scope”，图形及参数设置界面如图3.3所示。
数字基带通信系统
内蒙古工业大学信息工程学院 实 验 报 告 课程名称： 通信原理 实验名称： 数字基带通信系统 实验类型：验证性□ 综合性□ 设计性□ 实验室名称： 格物楼B 座通信实验室102 班级：电子09-1班 学号： 姓名： 组别： 同组人： 成绩： 实验日期： 2012/6/11
预习报告 一、实验目的 1. 了解完整的数字基带通信系统的组成及各部分功能。 2. 掌握汉明码的编码规则，了解信道编码在通信系统中的作用。 1.掌握高斯白噪声、带限信道的概念，加深对信道模型的理解。 2.掌握同步信号在数字通信系统中的作用。 3.掌握眼图波形与信号传输畸变的关系。 二、实验器材 1. 信号源模块 2．信道模拟模块 3. 终端模块 4.同步信号提取模块 5. 20MHz双踪示波器一台 4.误码率测试仪（可选）一台 5.频率计（选用）一台 6.连接线若干 三、预习要求 1.复习信道模拟、差错控制编码、位同步提取等数字基带系统原理。 2.写出实验方案和步骤，完成“实验内容及步骤”之中的第一项内容。 3.完成预习报告，应包括实验名称、目的、方案、步骤和记录表格等。
实验报告 一、实验目的 1. 了解完整的数字基带通信系统的组成及各部分功能。 2. 掌握汉明码的编码规则，了解信道编码在通信系统中的作用。 7.掌握高斯白噪声、带限信道的概念，加深对信道模型的理解。 8.掌握同步信号在数字通信系统中的作用。 9.掌握眼图波形与信号传输畸变的关系。 二、实验器材 1. 信号源模块 2．信道模拟模块 3. 终端模块 5.同步信号提取模块 5. 20MHz双踪示波器一台 10.误码率测试仪（可选）一台 11.频率计（选用）一台 12.连接线若干 三、预习要求 1.复习信道模拟、差错控制编码、位同步提取等数字基带系统原理。 2.写出实验方案和步骤，完成“实验内容及步骤”之中的第一项内容。 3.完成预习报告，应包括实验名称、目的、方案、步骤和记录表格等。 四、实验原理 图4-1 数字基带通信系统实验框图 1.信道 在数字通信系统中，如果我们仅着眼于讨论编码和译码，采用编码信道的概念是十分有益的。所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。这样定义是因为从编译码的角度看来，编码器的输出是某一数字序列，而译码器的输入同样也是某一数字序列，他们可能是不同的数字序列。因此，从编码器输出端到译码器输入端，可以用一个对数字序列进行变换的方框来加以概括。 本实验中可选用无限带宽信道和带限（8K）信道。测量眼图来观察出码间干扰和噪声的影响时应选用带限（8K）信道，从而估计出系统性能的优劣程度。
(完整word版)数字基带传输系统实验
实验三数字基带传输系统实验 一.实验目的： 1?了解数字基带传输系统的组成和实时工作过程； 2.加深理解时域均衡系统的工作原理，基本特点及均衡器的主要作用； 3.学会按给定的均衡准则调整，观测均衡器的方法。 二.实验内容： 1.在数字基带信号为单脉冲波形一“测试信号”时，按“迫零调整准则”，手动调 整均衡器的各抽头系数，获得最佳均衡效果； 2.在数字基带信号为伪随机序列一“信码”时，按“眼图最大准则”，手动调整均衡 器的各抽头系数，获得最佳均衡效果； 3.改变信道特性后，重复1，2两内容。 三.实验仪器： 1.COS5020型双踪示波器一台； 2.双路稳压电源一部； 3.数字基带传输实验系统一套。 四.实验组成框图和电路原理图： 图1 数字基带传输系统的组成框图 数字基带传输系统的组成框图如图1所示，它是一个较完整的数字基带传输系 统。信号源产生19.2 KHz的基带信号时钟，经过乘4之后，提供均衡器所需的两个互补驱动时钟76.8 KHz。显然本实验系统的基带速率为19.2 Kbit/s。测试信号和信码发生器按19.2KHZ的时钟节拍，分别产生测试单脉冲波形及63位M序列，两种码分别作为均衡
的对象，通过开关K予以选择。可变信道滤波器是在实验室条件下用来模拟传输信道特性的，改变电位器即可改变滤波器的传输函数特性，进而模拟信道特性的变化。 均衡器是借助横向滤波器实现时域均衡的，它由延迟单元，可变系数电路和相加器三部分组成，如图2所示。 图2横向滤波器 图2中，横向排列的延迟单元是由电荷转移器件完成的。本实验所采用的是国产斗链器件BBD ( Bucret Brrgades Device)，它有32个延迟抽头输出端，因 为我们抽样频率为76.8KHZ是基带信号19.2 Kbit/s的4倍，故取6，10，14, 18, 22，26, 30等七个抽头输出端。理论上讲，抽头数目越多就越能消除码间串扰的影响，但势必会增加调整的难度。且若变系数电路的准确度得不到保证，增加抽头数所获得的效益也不会显示出来。 实现Ci调整的电路，称为变系数电路。它是由运放TL064所组成的放大器, 改变其反馈电阻，即可使其增益变化，为随时修改系统的时间响应提供了条件。这里七级变系数电路的形式和参数完全相同。 实现加权系数相加的电路，称为相加器，它也是用TL064进行有源相加的。具体实现时，把七级变系数电路的输出分两段相加，然后再将两段的结果相加在一 起。 相加器输出端所接的接收滤波器，目的是让19.2 Kbit/s的数字基带信号通过并加以放大，同时滤除了76.8KHZ的驱动时钟频率分量。 取样判决器将接收滤波器的输出经抽样判决，恢复出数字基带信号，便于同学们把输入信码和再生输出信码进行比较，确定误码情况。