数字基带传输系统的仿真设计.docx

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1、学号成绩*学院课程设计阐明书设计名称通信原理课程设计设计题目数字基带传播系统的仿真设计设计时间2023年12月3日至7日专业通信工程班级姓名指导教师2023年12月7日前S数字基带传播系统是通信原理课程中非常重要B一部分基础性内容，为了使学生加深对通信系统B理解，其中B某些概念、原理往往需要用试验来澄清，不过该试验的试验板在市场上没有销售，并且该试验几乎无法用硬件实现；某些替代性的试验,其试验成果由于受多种原因影响，也往往不能满足规定.因此，开发一套数字基带传播系统仿真试验软件是很有必要BU在仿真软件设计中采用了MathWorkS企业0MAT1AB作为仿真工具，其仿真平台SIMU1INK具有可

2、视化建模和动态仿真0功能.用Simu1ink构造仿真系统，措施简朴直观，开发的仿真系统使用时间流动态仿真，可以精确描述真实系统的每一细节，并且在仿真进行的同步具有较强的交互功能，易于使用.此外该软件还具有很好的可扩展性和可维护性.本文给出了采用仿真工具SIMU1INK,设计数字基带传播系统仿真试验软件的系统定义、模型构造的过程.通过对仿真成果分析和误码性能测试表明，该仿真系统完全符合试验规定.MAT1AB是一种编程语言和可视化工具，是由美国mathworks企业公布0重要面对科学计算、可视化以和交互式程序设计0高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以和非线性动态系统日勺建模和仿

3、真等诸多强大功能集成在一种易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以和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处理方案，并在很大程度上挣脱了老式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B先进水平。1序言12 .目录23 .课程设计的目的和意义34 .数字基带传播系统理论知识简介35 .设计环节46 .源程序和运行成果77 ,心得体会158 .参照文献17一、课程设计的目的和意义1、提高独立学习的能力；2、培养发现问题、处理问题和分析问题的能力；3、学习MatIab的使用；4、掌握基带数字传播系统的仿真措施；5、熟悉基带传播系统的基本构造；6

4、、掌握带限信道0仿真以和性能分析；7、通过观测眼图和星座图判断信号的传播质量。本次试验重要是运用MT1B软件来进行数字基带通信系统B仿真,采用MT1B平台仿真完毕有关课程内容的试验,从而加深对理论知识的掌握。二、数字基带传播系统理论知识简介数字通信是信息经编码变换处理后，以数字信号在信道上传播B,较之于模拟通信有很大的长处，因此，数字通信得到迅速发展。数字通信有基带传播和频带传播两种方式，而基带传播系统在数字通信中有重要的代表性，本设计重要对数字基带传播系统B理论进行了探讨数字信号的基带传播是通信系统中的一种重要环节,对基带传播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播系统均可

5、等效为基带传播系统,即数字基带传播中本就包括了频带传播的某些基本问题。同步,就数字基带传播自身而言,伴随数字通信技术0发展也被越来越多0应用1o在基带传播理论学习过程中涉和到0信道编码、传播信道特性、接受滤波、抽样判决等环节存在较为抽象不易理解B问题,假如不通过实践环节,这些抽象B计算和变换难以较快B掌握。但对于非通信专业0课程教学而言,一般缺乏专用的仪器或者试验设备来支撑这个实践环节的运作。MAT1AB是一款功能强大的工程技术数值运算跨平台语言,运用它的通信工具箱和可视化仿真模型库SimU1ink可有效实现通信系统的J仿真。Si111UIink可对动态系统进行建模、仿真并对仿真成果进行分析，

6、其可视化建模的特点尤其适合于通信系统仿真等工作。采用MAT1AB平台仿真B措施可以在一定程度上克服没有仪器设备带来B问题，以比较灵活B方式完毕有关课程内容B试验,从而加深对理论知识B掌握。三、设计环节(IX重要区别了升余弦滚降和根升余弦滚降滤波器在频域和时域的不一样。重要在于频域幅度和时域过零点的区别。(2)、重要在于匹配滤波和非匹配滤波的不一样。匹配滤波器采用发送滤波器和接受滤波器均为根升余弦滚降型。而非匹配形式则是发送滤波器是升余弦滚降型，接受滤波器是直通滤波器，发送滤波器的输出即为接受滤波器的输入。不过最终接受滤波器的输出成果是一致的。判决成果与输入B序列一致。(3)、可以根据判决成果的

7、输出和眼图来判断码间干扰的状况。当比特速率不是基带系统无码间干扰的最高传码率的整数倍时，判决成果的输出波形会出现码间干扰，并且眼图会很凌乱。眼图是指通过示波器观测接受端输出B基带信号波形，从而估计(有无码间干扰)和调整系统性能。眼睛睁得越大，噪声容限越大，系统抗噪性能越好。(4)、输入信号信噪比越大，系统的可靠性越高。升余弦滚降系数影响滤波器的带宽；即越大带宽越大。同步也影响旁瓣衰减。Q越小时域旁瓣衰减越慢，频域带宽越窄，信息传播质量越不保障。原理设计：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：/(/)=到CO-飙嘤小里212T2Tt27；将频域转化为时域hg=()1.=(FA7

8、()f.、(FI)2*=TTM2FA加点M1v,12巾.=H(keNE(JtV)eNNm12NIWT”2N-I=0,22.最佳基带系统将发送滤波器和接受滤波器联合设计为无码间干扰0基带系统，并且具有最佳0抗加性高斯白噪声0性能。规定接受滤波器的频率特性与发送信号频谱共胡匹配。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受滤波器特性的选择。设信道特性理想，则有H=GTQS仇”）（九（./）（延时为O）有=Hs2可选择滤波器长度使其具有线性相位。假如基带系统为升余弦特性，则发送和接受滤波器为平方根升余弦特性。工基带传播系统（离散域分析）输入符号序列令发送信号令发送滤波

9、器令发送滤波器输出令信道输出信号或接受滤波器输入信号 接受滤波器 接受滤波器的输出信号 假如位同步理想，则抽样时刻为 抽样点数值为令判决为其中若为最佳基带传播系统，则发送滤波器和接受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，接受滤波器为直通。四、源程序和运行成果(一)、试验内容和程序1通过匹配滤波和非匹配滤波方式,得到不一样的滚降系数下发送滤波器的时域波形和频率特性。(1)非匹配状况下：升余弦滚降滤波器的模块函数(频域届时域的转换)functionHf,ht=f_unmatch(a1pha,Ts,N,F0)k=-(N-I)/2:(N-I)/2;f=F

10、0N*k;fori=1:N;if(abs(f(i)=(1-a1pha)/(2*Ts)Hf(i)=Ts;e1seif(abs(f(i)=(1+a1pha)/(2*Ts)Hf(i)=Ts2*(1cos(pi*Tsa1pha*(abs(f(i)-(1-a1pha)(2*Ts);e1seHf(i)=0;end;end;主函数a1pha=input(,a1pha=*);%输入不一样0滚降系数值N=31;%序列长度Ts=4;FO=I%抽样频率n=-(N-1)2:(N-I)/2;k=-(N-1)2:(N-I)/2;f=F0N*k;Hf=zeros(1,N);Hf=funmatch(a1pha,Ts,N,FO

11、);ht=1N*Hf*exp(j*2*piN*k*n)哪非匹配滤波器的时域特性subp1ot(2,1,1)stem(f,Hf,.);axis(-F02,F02,min(Hf)-O.2,max(Hf)0.2);tit1e(,非匹配发送滤波器频率特性);subp1ot(2,1,2);stem(n,ht,.);axis(-(N-1)/2,(N-1)2,min(ht)-0.2,max(ht)+0.2);tit1e(,非匹配发送滤波器的时域波形)；(二)、试验运行成果a1pha=1时A1pha=O.5时A1pha=O.1时(2)匹配状况下(三)、试验内容和程序根升余弦滚降滤波器的模块函数(频域届时域的转

12、换)functionHf,ht=f_match(a1pha,Ts,N,F0)k=-(N-1)2:(N-I)/2;f=F0*kN;fori=1:N;if(abs(f(i)=(1-a1pha)/(2*Ts)HF(i)=Ts;e1seif(abs(f(i)=(1+a1pha)/(2*Ts)HF(i)=Ts2*(1+cos(pi*Tsa1pha*(abs(f(i)-(1-a1pha)/(2*Ts);e1seHF(i)=O;end;end;n=-(N-I)/2:(N-I)/2;k=-(N-1)2:(N-I)/2;Hf=Sqrt(HF);%发送滤波器频率特性(根升余弦滚降滤波器)ht=1N*Hf*exp(

13、j*2*piN*k,*n);%匹配滤波器的!时域特性主函数a1pha=input(a1pha=);N=31;Ts=4;n=-(N-1)2:(N-I)/2;k=-(N-I)/2:(N-I)/2;Hf=zeros(1,N);Hf=fmatch(a1pha,Ts,N,FO);subp1ot(2,1,1)stem(f,Hf,);axis(-F02,F02,min(Hf)-O.2,max(Hf)+O.2);tit1e(,匹配发送滤波器频率特性);subp1ot(2,1,2);axis(-(N-I)/2,(N-I)/2,min(ht)-O.2,max(ht)O.2);tit1e(,匹配发送滤波器B时域波形

14、);(四)、运行成果A1pha=IA1pha=O.5(3)由时域到频域的变化a1pha=1;N=31;Ts=4;FO=I;T0=1;n=-(N-I)/2:(N-I)/2;k=-(N-1)2:(N-I)/2;forn=-(N-I)/2:(N-I)/2;t=n*T0Ts;y=(1-4*a1pha*a1pha*t*t)*(pi*t);if(y=0)h(n+(N-1)/2+1)=(cos(pi*t)*cos(a1pha*pi*t)-a1pha*pi*sin(a1pha*pi*t)*sin(pi*t)/(1-12*a1pha*a1pha*t*t);e1seh(n(N-I)/2+1)=sin(pi*t)/(pi*t)*cos(a1pha*pi*t)/(1-4*a1pha*a1pha*t*t);end;end;n=-(N-I)/2:(N-I)/2;k=1:N;f=FO*kN;HF=h(n+(N-I)/2+1)*exp(-j*2*piN*k*n);ht=1N*HF*exp(j*2*piN*k*n);%发送滤波器时域特性subp1ot(2,2,4)stem(f,HF,.);axi