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)
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 1
AMI 码：-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1
HDB 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。因此，HDB 3码是目前实际系统中应用最广泛的码型。虽然HDB 3码比AMI 码的性能更好，但它仍属于1B1T 码型。
（3）双相码
双相码又称曼彻斯特码。它用一个周期的正负对称方波来代表码元“0”，而用它的反相波形来代表码元“1”。
编码规则：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。
例如：
消息码： 1 1 0 0 1 0 1
双相码： 10 10 01 01 10 01 10
这种码在每个码元的中心部位都发生电平跳变，因此有利于定时同步信号的提取，而且定时分量的大小不受信源统计特性的影响。曼彻斯特码中，由于正负脉冲各占一半，因此无直流分量，但这种码占用的频带增加了一倍。曼彻斯特码适合在较短距离的同轴电缆信道上传输。
（4）差分双相码
为了解决双相码因极性反转而引起的译码错误，可以采用差分双相码的概念。双相码是利用每个码元持续时间中间的电平跳变进行同步和信码表示。而在差分双相码编码中，每个码元中间的
电平跳变用于同步，而每个码元的开始处是否存在额外的跳变用来确定信码。
（5）密勒码
密勒码又称延迟调制码，是双相码的一种变形。
编码规则：“1”码用码元中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。“0”码有两种情况：单个“0 ”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变，连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，即“00”与“11”交替。
（6）CMI码
CMI码是传号反转码的简称，与双相码类似，它也是一种双极性二电平码。
编码规则：“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码固定的用“01”表示。
NRZ序列
1234567891011
CMI序列
2468101214161820
图2-2 CMI 编码序列图
2.3实验原理
2.3.1
2.3.2数字基带传输系统模型
图2-4数字基带传输系统模型 假设{}n a 为发送滤波器的输入符号序列，在二进制的情况下，符号n a 的取值为0，1或-1，+1。为分析方便，我们把这个序列对应的基带信号表示成
∑∞
-∞=-=
n s n nT t a t d )()(δ 这个信号是由时间间隔为s T 的单位冲激函数)(t δ构成的序列，其每一个)(t δ的强度则由n a 决定。当)(t d 激励发送滤波器时，发送滤波器产生大输出信号为
∑∞-∞=-=
*=n s T n T nT t g a t g t d t s )()()()(
式中：“*”是卷积符号；)(t g T 是单个)(t δ作用下形成的发送基本波形，即发送滤波器的冲激响应。
设发送滤波器的传输特性为)(ωT G ，则)(t g T 由下式确定
ωωπωd e G t g t j T T ?∞
∞-=)(21
)(
图2-3 数字通信系统模型
若再设信道的传输特性为)(ωC ，接收滤波器的传输特性为)(ωR G ，则图1-2所示的基带传输系统的总传输特性为
)()()()(ωωωωR T G C G H =
其单位冲激响应为
ωωπωd e H t h t j ?∞
∞-=)(21
)(
)(t h 是在单个)(t δ作用下，)(ωH 形成的输出波形。因此在冲激脉冲序列)(t d 作用下，接收滤波器输出信号)(t r 可表示为
∑∞
∞-+-=+*=)()()()()()(t n nT t h a t n t h t d t r R s n R
式中，)(t n R 是加性噪声)(t n 经过接收滤波器后输出的噪声。
然后，抽样判决器对)(t r 进行抽样判决，以确定所传输的数字信息序列{}n a 。例如，我们为了确定第k 个码元k a 的取值，首先应该在0t kT t S +=时刻上对)(t r 进行抽样，以确定)(t r 在该样点上的值。由上式可得
)(])[()()(0000t kT n t T n k h a t h a t kT r s R s n k s +++-+=+∑
及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：
●数值分析
●数值和符号计算
●工程与科学绘图
●控制系统的设计与仿真
●数字图像处理技术
●数字信号处理技术
●通讯系统设计与仿真
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生
编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert 合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。
3.1.2 Matlab语言的特点
1、编程效率高
2、用户使用方便
3、扩充能力强
4、语句简单，内涵丰富
5、高效方便的矩阵和数组运算
6、方便的绘图功能
4.1实验内容
4.1.1理想低通特性
满足奈奎斯特第一准则的()ωH 有很多种，容易想到的一种极限情况，就是()ωH 为理想低通型。
()?????=0s T H ω s s T T πωπ
ω>≤
冲激响应 传输特性
图2-5 理想低通传输系统特性
理想低通信号的主要缺点：
a.工程上难以实现；物理上难以实现；
b.尾部衰减慢（冲激响应h(t)波形收敛速度较慢，拖尾以1/t 速率衰减，当存在定时误差时会带来比较大的干扰）如果抽样时刻稍有偏差，就会出现严重的码间串扰。
4.1.2余弦滚降特性
为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降，这
称为“滚降”。只要)(ωH 在滚降段中心频率处呈奇对称的振幅特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实现无码间串扰传输。按余弦特性滚降的传输函数)(ωH 可表示为
??????????????????????? ??-+=0
2sin 12
)(ωπαωs s s
s T T T T H ()()()()s
s s s T T T T παωπαωπαπαω+≥+<≤--<≤11110 其相应的()t h 为
式中，α为滚降系数，用于描述滚降程度。它定义为
N f f ?=α
式中，N f 为奈奎斯特带宽；?f 是超出奈奎斯特带宽的扩展量。
4.1.3 Matlab 设计流程图
4.1.4余弦滚降系基于matlab 的程序及仿真结果
余弦滚降系统基于matlab 仿真源程序如下:
Ts=1; %采样间隔
N=17; %采样点数
dt=Ts/N; %时间采样间隔
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*(1-a(n))/Ts
Xf(n,k)=Ts;
else
Xf(n,k)=0.5*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))-0.5*(1-a(n))/Ts))); end;
end;
xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(1-4*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps); end
subplot(211);
plot(f,Xf);
axis([-1 1 0 1.2]);
xlabel('f/Ts'); %加x轴说明
ylabel('升余弦滚降系统的频谱'); %加y轴说明
legend('α=0','α=0.5','α=1'); %加图例
subplot(212);
plot(t,xt);
axis([-10 10 -0.5 1.1]);
xlabel('t'); %加x轴说明
ylabel('升余弦滚降系统的时域波形'); %加y轴说明
legend('α=0','α=0.5','α=1'); %加图例
程序运行结果如下图所示：
-1-0.8-0.6-0.4-0.20
0.20.40.60.81
00.51f/Ts 升余弦滚降系统的频谱
-10-8-6-4-20
246810-0.500.51t 升余弦滚降系统的时域波形
图2-7 程序运行图
4.2.1 结论
在上述运行结果中我们可以看出，频域波形在滚降段中心频率处呈奇对称特性，满足奈奎斯特第一准则。图可证明，滚降系数越大，超出奈奎斯特带宽的扩展量越大，要求带宽增大。
时域波形中，滚降系数越大，波形的拖尾衰减越快，对位定时精度要求越低。
数学分析证明，升余弦滚降系统的()t h 不但满足抽样值上无码间串扰的传输条件，且各抽样值之间又增加了一个零点，其尾部衰减较快，这样有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。但是这种系统所占频带带宽是理想低通系统的2倍，频带利用率为Hz B 1，是基带系统最高利用率的一半。
本次实验主要是利用MATLAB 软件来进行数字基带通信系统的仿真。在整个实验过程中，存在着以下几个问题。
1、刚开始对系统的整体构成不是很熟悉，思维比较模糊，后来和其他同学进行了交流，明白了整个系统的构成。知道了程序设计的步骤和流程。
2、由于是对于Matlab 软件使用不熟练，所以没有采用simulink 仿真，这个在下次实验中我们会继续研究和努力。
3、鉴于是一个大程序的书写，在运行中总会存在问题，是结果运行不出来。我刚开始是采用分部运行，逐次更改错误，后来经过同学们共同的努力，我学会了使用断点来查找错误和单步运行程序，这对我以后的实验有很大的帮助。
4、我对整个实验的结果在仿真前没有大体的概念，导致我面对仿真结果也难以判断正误。由于知识掌握的不牢固，使我在编程过程中存在了理解的偏差。今后我们要扎实基础，对于系统的过
程了如指掌。遇到不会的，先查书自己解决，实在不行，再互相讨论。
通过此次课程设计，学到了很多理论以及实践的知识，总结如下：
1、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。
2、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。
3、余弦滚降系统频域波形在滚降段中心频率处呈奇对称特性，满足奈奎斯特第一准则。滚降系数越大，超出奈奎斯特带宽的扩展量越大，要求带宽增大。
4、升余弦滚降系统的()t h不但满足抽样值上无码间串扰的传输条件，且各抽样值之间又增加了一个零点，其尾部衰减较快，这样有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。
致谢
在这次课设中，首先要感谢蒋霎老师的悉心指导，她严谨的治学态度，一丝不苟的敬业精神给我留下了深刻的印象。在实验仿真过程中我对编码不太理解，但是老师和同学们的帮助下学会了。在此，谨向蒋老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。此外感谢学校提供良好的学习平台，让我们学习与实践相结合，只有从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实践动手能力和独立思考的能力。同时要感谢同学们无私的帮助，正是他们我才能在大学的道路上走得更轻松，让我觉得学习是一个快乐的过程。在与他人的交流和讨论中我受益匪浅，同时也被同学们刻苦学习的精神所深深感染。他们乐于助人，耐心的解答我提出的问题，对我的论文提出了许多中肯的修改意见，并对一些技术上的细节给予了很大的帮助。在此致予我深深的感谢！
最后，感谢蒋霞老师对我的指导，也感谢同学们的帮助，使我本次的课程设计圆满结束。
参考文献
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[8]施阳, 严卫生, 李俊, 郑会永. MATLAB 语言精要及动态仿真工具SIM ULINK. 西安: 西北工业大学出版社, 1998. 67～81.
附录
CMI编码程序
clear;
x=[1 0 1 0 0 0 1 1 1 1]; %原始码元绘图
subplot(211);
stairs(x,'-k.','linewidth',2);
axis([1 11 -0.5 1.1]);
title('NRZ序列');
grid on;
m=1;
n=1;
q=[0,;];
h=[0,;];
for k=1:10
m=mod(n,2);
if (x(k)==0)
q(k)=0;
h(k)=1;
end
if (x(k)==1 & m==1)
q(k)=1;
h(k)=1;
n=n+1;
end
if (x(k)==1 & m==0)
q(k)=0;
h(k)=0;
n=n+1;
end
end
fprintf('Display encode result:\n');
for k=1:10
if (q(k)==1 &h(k)==1)
fprintf(' 11 ')
else if (q(k)==0 &h(k)==0)
fprintf(' 00 ')
else
fprintf(' 01 ')
end
end
end
subplot(212); %得出CMI码后再编程绘出图像y=[1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0];
stairs(y,'-k.','linewidth',2);
axis([1 21 -0.5 1.1]);
title('CMI序列'); grid on;
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2012年秋季学期 通信系统综合训练 题目：数字基带传输系统的仿真实现 专业班级：09级通信（4）班 姓名：苟新伟 学号：09250419 指导教师：陈海燕 成绩：
摘要 这次通信系统综合训练是以Matlab/Sumulink为工具，实现基带传输系统的仿真与实现。采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 关键词：Matlab/Sumulink；基带传输系统；曼彻斯特码
前言 现代通信的发展趋势为数字化，随着现代通信技术的不断开发，数字调制技术已日趋成熟，在各个领域都得到了广泛的应用和认同。因此本文对数字基带传输系统进行了仿真。现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；这就要借助于功能强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。本文使用的是功能强大的MATLAB软件。 MATLAB是一种使用简便的、特别适用于科学研究和工程计算的高级语言，与其他计算机语言相比，它的特点是简洁和智能化，具有极高的编程和调试效率。通过使用MATLAB工具箱函数对数字调制进行仿真，更能直观彻底的掌握数字通信，数字调制的原理。有助于我们的学习和研究，加深对知识的理解和运用。MATLAB的便利性还体现在它的仿真结果还可以存放到MATLAB 的工作空间里做事后处理。方便我们修改参数对不同情况下的输出结果进行对比。 由于MATLAB和SIMULINK是集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。
通信原理课程设计 题目：脉冲编码调制（PCM）系统设计与仿真 院（系）：电气与信息工程学院 班级：电信04-6班 姓名：朱明录 学号： 0402020608 指导教师：赵金宪 教师职称：教授
摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM ）是现 代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView 具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView 具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。 本文主要阐述了如何利用SystemView 实现脉冲编码调制（PCM ）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM 编码模块、PCM 译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM 即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM 的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，我国采用了A 律方式，由于A 律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图见图1。 图1 PCM 原理框图 下面将介绍PCM 编码中抽样、量化及编码的原理： (a) 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b) 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电
吉林工程技术师范学院 信息工程学院 《数字通信系统》 课程设计报告 题目：基于MATLAB数字基带调制 专业：电子信息工程 班级：电子信息1041班 姓名：唐欢 学号： 25 号 指导教师：范珩王冬梅 时间： 2013/11/25----2013/12/13
目录 第一章绪论 (1) 1.1通信的发展史简介 (1) 1.2设计的目的及意义 (2) 第二章数字基带信号 (3) 2.1数字基带调制原理 (3) 2.2单极性不归零波形 (4) 2.3双极性不归零波形 (4) 2.4单极性归零波形 (5) 2.5双极性归零波形 (6) 第三章载波调制的数字传输 (7) 3.1载波调制的原理 (7) 3.2 二进制2ASK的调制与解调仿真 (8) 3.3二进制2FSK的调制与解调仿真 (15) 3.4二进制2PSK的调制与解调仿真 (20) 第四章总结 (25) 参考文献.............................................. I 附录：................................................ I
第一章绪论 1.1通信的发展史简介 随着数字通信技术和计算机技术的快速发展以及通信网与计算机网络的相互融合，信息科学技术已成为21世纪和世界的新的强大推动力。信息是一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，而欣喜的传播与交流，是依靠各种通信方式与技术来实现的。学习和掌握现代通信原理与技术是信息社会每一位成员，尤其是未来通信工作者的迫切需求。 通信就是从一地向另一地传递消息。通信的目的是传递消息中所包含的信息。人们可以用语言、文字、数据、图片或活动图像等不同形式的消息来表达信息。信息是消息的内涵，即消息中所包含的人们原来不知而待知的内容于传输含有信息的消息，否则，就失去了通信的意义。实现通信的方式很多，如手势、语言、旌旗、消息树、烽火台、金鼓和译码传令，以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网、数据和计算机通信等，这些都是消息传递方式和信息交流的手段。随着社会的进步和科学技术的发展，目前使用最广泛的通信方式是电通信。由于电通信迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，自然科学领域凡是涉及“通信”这一术语时，一般均值“电通信”。 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ，它的一般模型如图1-1所示。
1任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2基带系统的理论分析 2.1基带系统传输模型和工作原理 1)信道的传输特性为C(w),接收滤波器的传输特性为设系统总的传输特性为GR(w),则基带传输系统的总的传输特性为:H(w)=GT(w)C(w)GR(w)，n(t)是信道中的噪声。 2)基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号，信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 2．2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰 码间串扰和信道噪声是影响基带传输系统性能的两个主要因素: 1)码间干扰及解决方案 码间干扰：由于基带信号受信道传输时延的影响，信号波形将被延迟从而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 解决方案： ①要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则： 若不能满足奈奎斯特第一准则，在接收端加入时域均衡，减小码间干扰。
②基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。如图2所示。这样对应的h(t)拖尾收敛速度快，能够减小抽样时刻对其他信号的影响即减小码间干扰。 2)噪声干扰及解决方案 噪声干扰：基带信号没有经过调制就直接在含有加性噪声的信道中传输，加性噪声会叠加在信号上导致信号波形发生畸变。 解决方案： ①在接收端进行抽样判决；②匹配滤波，使得系统输出性噪比最大。
通信原理课程设计 --基于FPGA的时分多路数字基带传输系统的设计与开发 指导老师：戴慧洁武卫华 班级：通信111班 组长：徐震震 组员：胡彬、韦景山、谢留香、 徐勇、周晶晶、张秋红 日期：
一、课程设计目的 通信系统课程设计是一门综合设计性实践课程。使大家在综合已学现代通信系统理论知识的基础上，借助可编程逻辑器件及EDA技术的灵活性和可编程性，充分发挥自主创新意识，在规定时间内完成符合实际需求的通信系统电路设计与调试任务。 它不仅能够提高大家对所学理论知识的理解能力，更重要的是能够提高和挖掘大家对所学知识的实际运用能力，为将来进入社会从事相关工作奠定较好的“能力”基础。 二、课程设计内容 时分多路数字电话基带传输系统的设计与开发 三、课程设计要求任务 1、64Kb/S的A律PCM数字话音编译码器的开发设计 2、PCM 30/32一次群时分复接与分接器的开发设计 3、数字基带编码HDB3编译码器的开发设计 4、同步（帧、位、载波同步（可选））电路的开发设计
四、小组分工 小组成员负责项目 徐震震同步（帧同步、位同步） 谢留香PCM 30/32一次群时分复接 韦景山64Kb/S的A律PCM数字话音编码 胡彬PCM 30/32一次群时分分接 徐勇64Kb/S的A律PCM数字话音译码 周晶晶数字基带编码HDB3译码 张秋红数字基带编码HDB3编码 五、时分多路数字电话基带传输系统框图
PCM编码设计 一、设计要求 1、PCM编码器输入信号为: 一个13位逻辑矢量的均匀量化值:D0,D1…D12 其中:D0为极性位,取值范围在-4096～+4096之间； 一个占空比为1/32的8K/S的取样时钟信号； 一个占空比为50%的2.048Mb/S的合路时钟信号； 2、PCM编码器输出信号为: 一个8位逻辑矢量的13折线非均匀量化值:C0,C1…C7 其中:C0为极性位.C0=1为正,C0=0为负； 一个占空比为1/32的8K/S的取样时钟信号； 一个占空比为50%的2.048Mb/S的合路时钟信号； 二、PCM编码分析 脉冲编码调制(PCM)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。PCM 对信号每秒钟取样8000 次；每次取样为8个位，总共64kbps。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，本设计采用了A律方式。 在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示
通信系统综合训练 题目：数字基带传输系统仿真及性能分析 —HDB3及循环码 学院：大数据与信息工程学院 专业：通信工程 班级：通信 学号： 学生姓名： 指导教师： 2014 年7 月 6 日
摘要 数字信号的基带传输是通信系统中的一个重要环节，对基带传输研究的意义在于现代通信系统中广义上的任一线性调制的频带传输系统均可等效为基带传输系统，即数字基带传输中本就包含了频带传输的一些基本问题。同时，就数字基带传输自身而言，随着数字通信技术的发展也被越来越多的应用。在基带传输理论学习过程中涉及到的信道编码、传输信道特性、接收滤波、抽样判决等环节存在较为抽象不易理解的问题，如果不经过实践环节，这些抽象的计算和变换难以较快的掌握。MATLAB是一款功能强大的工程技术数值运算跨平台语言，利用它的通信工具箱和可视化仿真模型库Simulink可有效实现通信系统的仿真。Simulink可对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析，其可视化建模的特点尤其适合于通信系统仿真等工作。 关键词：数字基带传输系统；HDB3；循环码
前言 随着通信系统的规模和复杂度不断增加，传统的设计方法已经不能适应发展传的需要，通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。传统的通信仿真技术主要分为手工分析与电路试验2种，但耗时长方法比较繁杂，而通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述2种方法的一种系统设计方法，它可以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模型，并对其进行模拟仿真]2[。 数字信号的传输方式按其在传输中对应的信号的不同可分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。不使用调制和解调而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛，但是，对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广义信道)，则频带传输就变成了基带传输。可以说基带传输是频带传输的基础。2) 随着数字通信技术的发展，基带传输这种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。3)理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。 对数字基带传输系统的仿真而言。仿真工具是MATLAB中的simulink模块对其仿真。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华仿真工具。运用MATLAB中的simulink可以对数字基带传输系统进行较为全面地研究。
通信原理课程设计报告 题目：基于MATLAB 的M-QAM调 制及相干解调的设计与仿真班级：通信工程1411 姓名：杨仕浩(2014111347） 解博文(2014111321） 介子豪(2014111322） 指导老师：罗倩倩 成绩： 日期：2016 年12 月21 日
基于MATLAB的M-QAM调制及相干解调的设计与仿真 摘要：正交幅度调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术，因此在自适应信道调制技术中得到了较多应用。本次课程设计主要运用MATLAB软件对M =16 进制正交幅度调制系统进行了仿真，从理论上验证16进制正交幅度调制系统工作原理，为实际应用和科学合理地设计正交幅度调制系统,提供了便捷、高效、直观的重要方法。实验及仿真的结果证明，多进制正交幅度调制解调易于实现，且性能良好，是未来通信技术的主要研究方向之一，并有广阔的应用前景。 关键词：正交幅度调制系统；MATLAB；仿真
目录 1引言 (1) 1.1课程设计的目的 (1) 1.2课程设计的基本任务和要求 (1) 1.3仿真平台Matlab (1) 2 QAM系统的介绍 (2) 2.1正交幅度调制技术 (2) 2.2QAM调制解调原理 (5) 2.3QAM的误码率性能 (7) 3 多进制正交幅度（M-QAM）调制及相干解调原理框图 (9) 4 基于MATLAB的多进制正交幅度（M-QAM）调制及相干解调设计与仿真 (10) 4.1系统设计 (10) 4.2随机信号的生成 (10) 4.3星座图映射 (11) 4.4波形成形（平方根升余弦滤波器） (13) 4.5调制 (14) 4.6加入高斯白噪声之后解调 (15) 5 仿真结果及分析 (20) 6 总结与体会 (23) 6.1总结 (23) 6.2心得体会 (24) 【参考文献】 (25) 附录 (26)
数字基带传输系统作业题 填空题 1数字基带系统产生误码的原因是抽样时刻的和的影响。 2．数字基带系统中常采用均衡器和系统来改善系统的性能。 3．为了衡量基带传输系统码间干扰的程度，最直观的方法是______________。 4.双极性数字基带信号，等概时码速率fs的离散分量，不等概 时fs的离散分量。 5.有限长横向滤波器的作用是码间串扰。 6.码间串扰是在对某码元识别时，其它码元在该的值。 判断题： 1.利用显示均衡波形的眼图可以改善传输性能。 2.对于频带限制在（0，4fm）Hz的时间连续信号m(t)，要想无失真的从抽样信号中恢复出m(t)，抽样频率至少要为4fmHz。 简答题 1．第一类部分响应系统输入数字码an为11001，试写出预编码后的所有可能bn码以及相关编码后的分别是什么？ 2.无码间干扰时，基带传输系统的误码率取决于哪些参数？怎样才能降低系统的误码率？3．（15分）已知信息代码为100000110000011; （1）试确定相应的AMI码及HDB3码; （2）并分别画出他们的单极性不归零波形图； （3）设数字基带传输系统的频带宽度为9KHZ，若采用α=0.5的滚降系统特性，请确定无码间串扰的最高传码率及频带利用率。 4. ( 12分)若传送的数据为11000001100110000101，则相应的HDB3码为何？ 如果数据等概且独立地取1或0，相应的HDB3码通过某数字基带系统传 送，其系统响应h(t)= cos((t/4Ts) 0( t (3Ts Ts为码宽， 0 其它t 简要说明该系统是否存在码间串扰？ 5.二进制数字基带信号1011000101，通过第I类部分响应系统进行传输。 1.试画出第I类部分响应系统原理方框图; 2.由上述基带码通过第I类部分响应系统的变换过程验证信号传输的正确性。 6. 数字基带传输系统的传输特性H（ω）如下图， 当传输速率分别为fb=2w、fb=3w时，画图分析在抽样点上是否有码间串扰？ 1.码间串扰；加性噪声； 2.时域；部分响应； 3.眼图； 4..不存在.存在 5..减小 6.抽样时刻 （╳）（╳） 1．an： 1 0 1 0 1 预编码后bn码：0 1 1 0 0 1 相关编码后码： 1 2 1 0 1 2.无码间干扰时基带传输系统的误码率依赖于信号峰值A与噪声均方根值之比，而与采用什么样的信号形式无关，但这里的信号形式必须是能够消除码间干扰的。 若比值越大，则误码率就越小。
通信工程专业课程设计Ⅲ任务书 院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程专业081班学生姓名赵琪 一、课程设计Ⅲ题目数字基带传输系统的仿真与分析 二、课程设计Ⅲ工作自 2011 年 12 月 26 日起至 2012 年 1 月 13 日止 三、课程设计Ⅲ进行地点: 物理与电信工程学院实验室 四、课程设计Ⅲ的内容要求： 1．分析并理解数字基带传输系统的实现方法。 2. 了解Matlab的使用方法，并利用Maltab建模，分析系统与高斯噪声，码间干扰之间的关系。 3.研究数字基带传输系统的特性。 指导教师李翠华系(教研室)通信工程教研室 接受任务开始执行日期2011年12月26日学生签名
数字基带传输系统的仿真与分析 赵琪 （陕西理工学院电信工程系通信081班，陕西汉中 723003） 指导教师：李翠华 [摘要] MA TLAB 是美国 Mat hworks 公司开发的适合于工程各领域分析设计与复杂计算的软件。SIMUL IN K 仿真工具包是 MA TLAB 的一个附加组件 , 是实现动态系统建摸、仿真和分析的一个集成环境。 数字基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器、抽样判决器和同步系统等部件组成。文中应用 SIMUL IN K 实现了数字信号基带传输系统仿真。 [关键词]数字通信系统; 计算机辅助实验; 计算机仿真
Digital baseband transmission system simulation and analysis Zhao Qi (Grade08,Class1,Major of Communication Engineering，Dept. of E.I.of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China) Tutor: Li Cuihua [Abstract] MA TLAB is Mat hworks developed for all areas of engineering analysis and design software and complex calculations. SIMUL IN K MA TLAB Simulation Toolkit is an add-on, touch is to build dynamic systems, simulation and analysis of an integrated environment. Digital baseband transmission system is mainly formed by the channel signal device, channel, receiver filter, sampling device and decision synchronization system and other components. Paper application SIMUL IN K to achieve a baseband digital signal transmission system simulation. [Key words] Digital communication systems; computer-aided experiments; computer simulation
目录 第1章绪论 (1) 第2章 SystemView的基本介绍 (2) 第3章二进制振幅键控 2ASK (4) 3.1 2ASK调制系统 (4) 3.2 2ASK调制解调系统 (6) 3.3 2ASK系统仿真结果分析 (9) 第四章二进制频移键控 2FSK (10) 4.1 2FSK调制系统 (10) 4.2 2FSK调制解调系统 (12) 4.3 2FSK仿真结果分析 (17) 第5章二进制移相键控 2PSK (18) 5.1 2PSK调制系统 (18) 5.2 2PSK调制解调系统 (19) 5.3 2PSK仿真结果分析 (23) 第6章二进制差分移相键控 2DPSK (24) 6.1 2DPSK实验原理 (24) 6.2 2DPSK仿真结果分析 (29) 第7章实验总结 (30) 第8章参考文献 (30) 第9章谢辞 (32)
第1章绪论 通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。 数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。在这个过程中就要用到数字调制。 在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。键控主要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。 本次课程设计的目的是在学习以上三种调制的基础上，通过Systemview仿真软件，实现对2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK等数字调制系统的仿真，同时对以上系统有深入的了解。 Systemview是美国ELANIX公司于1995年开始推出的软件工具，它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境，能进行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和Z变换分析。 SystemView基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块（Token）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。 在此次课程设计之前，先学会熟练掌握Systemview的用法，在该软件的配合下完成各个系统的结构图，还有调试结果图。 Systemview对系统的分析主要分为两大块，调制系统的分析和解调系统的分析。由于调制是解调的基础，没有调制就不可能有解调，为了表现解调系统往往需要很高的采样频率来减少滤波带来的解调失真，所以调制的已调信号通过波形模块观察起来不是很清楚，为了更好的弄清楚调制是怎么样的一个过程，在这里，我们把调制单独列出来，用较低的频率实现它，就能从单个周期上观察调制系统的运作模式，更深刻地表现调制系统的调制过程。
通信原理课程设计 院（系）：通信工程系 班级：通信10-1班 姓名： 学号： 1 课程设计要求
产生两路模拟语音信号，经过pcm编码、时分复用、DPSK调制经过同一个信道单向传输到对应的接收端。常用的三个模块;simulink、通信模块、信号处理模块。 2 数字通信系统的组成原理说明 通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。又因数字通信系统拥有如下特点：⑴抗干扰能力强，无噪声积累。⑵保密性能好。⑶便于组成现代化数字通信网，便于实现多媒体通信。得到了广泛的应用。 实现数字通信，首先必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，这个过程称为“模数转换”。模拟信号数字化最基本的方法有三个过程，第一步是“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化处理，可以以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值，也可以不等间隔抽取。第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。数字信号送入数字网进行传输。在传输数字信号时候，为了提高传输质量，提高传输的可靠性，通常要进行调制，调制的方式有多种，例如二进制相移键控2PSK，二进制频移键控2FSK，二进制振幅键控2ASK，差分二进制相移键控2DPSK 等等。为了提高传输是新到的利用率，在调制之前，可将多路信号进行复用，包括频分复用，时分复用等等，通常数字通信系统中常用的的是时分复用。在接收端则是一个还原过程，把接收到得信号进行解调制，解复用申城多路数字信号。再把每一路数字信号解码变为模拟信号，即“数模转换”，从而再现原始信号。数字通信系统模型如图所示。 3 PCM基本原理
第六章基带传输系统 1、AMI码的缺点是什么？ 解：不能限制长连O和长连1，不利于时钟提取。 ,CMI码. 2、设数字信号序号为1000010100001111，将其编成AMI，HDB 3 解: AMI:+10000-10+10-10000+1-1+1-1 HDB3: V+|B-000V-B+0B-B+`00V+B-B+B-B+ CMI: 000010101011101000101010111001100 3、带限传输对数字信号有什么影响？码间干扰是怎样形成的？ 解：理论上数字信息的频带为无穷大，这样无限带宽的信号通过实际的信道传输时，由于实际信道带宽有限，信号波形必然会产生失真，从而产生码间干扰. 4、怎样用示波器观察眼图，眼图恶化说明什么含义？ 解：示波器采用外同步，扫描同期必然为TB（码元同期）或TB的整数倍，这样，就在荧光屏上出现一个或几个接收到的均衡波形,由于示波器的余辉作用,使多个波形迭在一起，这样在荧光屏上显示类似人眼的图形。眼图恶化说明信噪比降低，误码率增加. 5、定时抖动同哪些有关定时抖动对PCM通信有什么影响？ 解：定时抖动的原因： ①谐振回路失谐的影响 ②时钟提取电路限幅门限失调或输入信号电平变化。 ③信通噪声和串话干扰 ④信号码型随机组合 抖动的影响：误码率增加 6、某CMI码为11000101110100，将其还原为二进制NRZ码 解：按CMJ码编码规则，还原后的NRZ码为1100101 0→01 1→00和11交替 7、为什么数字通信系统要求误码率低于10-6? 解：当Pe=10-6时，误码信噪比（S/Ne）dB=41.6dB，但若信道误码率高于10-6，如Pe=10-5,则(S/Ne)=31.6dB（Pe增加一个数量级，误码信噪比下降10dB），低于A律压缩特性的最大量化信噪化38dB，所以为保证总的信噪比不因误码噪声而显著下降，信道误码率Pe应低于10-6。 8、再生中继系统的特点是什么？ 解：噪声不积累但误码会积累。 9、为什么要求均衡波形的波峰附近变化要平坦？ 解：均衡波形幅度大且波峰附近变化平坦，即使由于各种原因引起定时抖动（再
信息工程学院 2014 / 2015学年第一学期 课程设计报告 课程名称：通信原理课程设计 专业班级：统本电信1201 学生学号：12610304152213 12520527151362 学生姓名：陈钰康 夏涛 指导教师：田亚楠
摘要 8PSK(8 Phase Shift Keying，8移相键控)是八进制相移键控，它是一种相位调制算法。相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演变，载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位改变（相移）。 8PSK中的“PSK”表示使用移相键控方式，移相键控是调相的一种形式，用于表达一系列离散的状态，8PSK对应8种状态的PSK。如果是其一半的状态，即4种，则为QPSK，如果是其2倍的状态，则为16PSK。因为8PSK拥有8种状态，所以8PSK每个符号(symbol)可以编码3个比特(bits)。8PSK抗链路恶化的能力（抗噪能力）不如QPSK，但提供了更高的数据吞吐容量。本次课程设计过程中，利用了MATLAB7.1仿真实现了8PSK信号的调制与解调，并仿真8PSK载波调制信号在高斯白噪声信道下的误码率及误比特率性能，并用MATLAB仿真出了调制信号、载波信号及已调信号的波形图和频谱图。并在高斯白噪声下，讨论了8PSK 误码率及误比特率性能。 关键字：8PSK;载波的调制；解调;
目录 一．设计内容及要求（PSK信号的仿真） (1) 二．相关理论知识的论述分析 (1) 2. 1.1、8PSK的概念 (1) 2. 1.2、8PSK的特点 (1) 2.2.1、 PSK的调制 (2) 2.2.2、调制的概念 (2) 2.2.3、调制的种类 (2) 2.2.4、调制的作用 (3) 2.2.5、调制方式 (3) 三．系统原理框图及分析(8PSK的原理) (3) 四．完整的设计仿真过程 (4) 五．仿真结果输出及结论 (6) 六．仿真调试中出现的错误、原因及排除方法 (7) 七．总结本次设计，指出设计的核心及应用价值，提出改进意见和展望 (7) 八．收获、体会 (7) 九．参考文献 (8)
` 课程设计报告 课程名称：通信系统课程设计 设计名称：2FSK调制解调仿真实现 姓名： 学号: 班级： 指导教师： 起止日期：
课程设计任务书 学生班级：学生姓名：学号： 设计名称：2FSK调制解调仿真实现 起止日期：指导教师： 课程设计学生日志
课程设计考勤表 课程设计评语表
2FSK 的调制解调仿真实现 一、 设计目的和意义 1、 熟练地掌握matlab 在数字通信工程方面的应用。 2、 了解信号处理系统的设计方法和步骤。 3、 理解2FSK 调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK 的调制解调，画出各个阶段的波形。 4、 学习信号调制与解调的相关知识。 5、 通过编程、调试掌握matlab 软件的一些应用，掌握2FSK 调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣； 二、 设计原理 1．2FSK 介绍： 数字频率调制又称频移键控（FSK ），二进制频移键控记作2FSK 。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK 信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。 其表达式为： { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= 典型波形如下图所示。由图可见,2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成： ) cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ z
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，
2DPSK调制与解调系统的仿真 设计原理 (1) 2DPSK信号原理 1.1 2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义为本码元初相与前一码元初相之差，假设： →数字信息“0”； →数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0
或 ： 1.2 2DPSK 信号的调制原理 一般来说，2DPSK 信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK 信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0” 时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi 。 图1.2.2 键控法调制原理图 1.3 2DPSK 信号的解调原理 2DPSK 信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 码变换 相乘 载波 s(t) e o (t)
目录 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1第1章设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3第2章 QuartusⅡ软件介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第3章汉明码的构造原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3.1 （7，4）汉明码的构造原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3.2 监督矩阵H与生成矩阵G．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.3 校正子（伴随式S）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8第4章（7，4）汉明码编码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.1 （7，4）汉明码的编码原理及方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.2 （7，4）汉明码编码程序的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.3 （7，4）汉明码编码程序的编译及仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11第5章（7，4）汉明码译码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.1 （7，4）汉明码的译码方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.2 （7，4）汉明码译码程序的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 5.3 （7，4）汉明码译码程序的编译及仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15第6章（7，4）汉明码编译码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 6.1 （7，4）汉明码编译码器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18体会与建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
通信系统建模与仿真课程设计2009 级通信工程专业0913071班级 题目基于SIMULINK的基带传输系统的仿真姓名学号 指导教师闫利超胡娟 2012年5月21日
1 任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps ，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2 基带系统的理论分析 2.1基带传输系统的模型及原理 （1）系统模型 基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号，信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 码间干扰及噪声干扰将造成基带传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。 （1）产生码间干扰的原因：由于基带信号受传输时延的影响，信号波形将被延迟进而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 解决方案：要求基带传输系统满足奈奎斯特准则： (/)s k H f k T +∞ =-∞-=∑常数（2）产生噪声干扰的原因：基带信号没有经过调制就直接在含有加性噪声的信道中传输，加性噪声会叠加在信号上导致信号波形发生畸变。 解决方案：①在接收端进行抽样判决；②匹配滤波，使得系统输出性噪比
3.基带系统设计方案 （1）信源 信息传播过程简单地描述为：信源→信道→信宿。其中，“信源”是信息的发布者，即上载者；“信宿”是信息的接收者，即最终用户。在传统的信息传播过程中，对信源的资格有严格的限制，通常是广播电台、电视台等机构，采用的是有中心的结构。而在计算机网络中，对信源的资格并无特殊限制，任何一个上网者都可以成为信源 1）常见的基带信号波形有：单极性波形、双极性波形、单极性归零波形和双极性归零波形。双极性波形可用正负电平的脉冲分别表示二进制码“1”和“0”，故当“1”和“O”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，且在接收端恢复信号的判决电平为零，抗干扰能力较强。而单极性波形的极性单一，虽然易于用TTL ，CMOS 电路产生，但直流分量大，要求传输线路具有直流传输能力，不利于信道传输。 2）归零信号的占空比小于1，即：电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，这样的波形有利于同步脉冲的提取。 3）基于以上考虑采用双极性归零码——曼彻斯特码作为基带信号。 （2）发送滤波器和接收滤波器 滤波器（fil ter ），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 基带系统设计的核心问题是滤波器的选取，为了使系统冲激响应h （t ）拖尾收敛速度加快，减小抽样时刻偏差造成的码间干扰问题，要求发送滤波器应具有升余弦滚降特性；要得到最大输出信噪比，就要使接收滤波器特性与其输入信号的频谱共扼匹配*()()R T G f G f =,同时系统函数满足：()()()T R H f G f G f =考虑在t0时刻取样，上述方程改写*()()R T G f G f =，*()()()T T H f G f G f =，因此，在构造最佳基带传输系统时要使用平方根升余弦滤波器作为发送端和接收端的滤