详解MATLAB simulink通信系统建模与仿真 第六章ppt

第六章 数字基带传输 第六章数字基带传输 6 1概述6 2二进制基带信号传输6 3基带PAM信号传输6 4带限信道的信号传输 在利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方式 数字基带传输中包含频带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频带传输系统必须考虑的问题 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究 为什么要研究数字基带传输系统 什么是数字基带信号 1 基带信号 消息代码的电波形 2 数字 具有有限个电平状态 来源 消息 数字基带信号 数字终端 对比 数字频带信号 数字调制 数字基带信号 举例 ASK FSK PSK信号 PCM M信号 特点 信号含丰富的低频分量 甚至直流分量 二 什么是数字基带传输系统 1 含义 不使用调制解调器而直接传输数字基带信号的通信系统 如利用电传机在市内进行电报通信 利用中继方式长距离传输PCM信号等 2 数字基带传输系统的基本结构 模型 图4 4数字基带传输系统原理框图 3 各部分功能 码型变换器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的各种码型 达到与信道匹配的目的 发送滤波器 码型变换器输出的各种码型是以矩形为基础的 发送滤波器的作用就是把它变换为比较平滑的波形 如升余弦波形等 这样利于压缩频带 便于传输 信道 它是允许基带信号通过的媒质 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 一般认为噪声为AWGN 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 抽样判决器 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 图6 7基带传输系统各关键点波形 6 2二进制基带信号传输 6 2 1二进制基带信号的最佳接收 信号相关器或匹配滤波器 6 2 1二进制基带信号的最佳接收 6 2 1二进制基带信号的最佳接收 6 2 2正交信号在AWGN信道下的传输性能 考虑s0 t 和s1 t 是正交信号时 得判决器将比较r0和r1 当r0 r1时 传输的是0 当r0 r1时传输的是1 6 2 2正交信号在AWGN信道下的传输性能 6 2 2正交信号在AWGN信道下的传输性能 例6 1仿真二进制正交信号通过AWGN信道后的误比特率性能 发送信号为每个信号周期取样10次 接收端采用相关器 画出误比特率随Eb N0的变化情况 Eb N0的范围是0 12dB 并与理论值比较 clearallnsamp 10 每个脉冲信号的抽样点数s0 ones 1 nsamp 基带脉冲信号s1 ones 1 nsamp 2 ones 1 nsamp 2 nsymbol 100000 每种信噪比下的发送符号数EbN0 0 12 信噪比 E N0msg randint 1 nsymbol 消息数据s00 zeros nsymbol 1 s11 zeros nsymbol 1 indx find msg 0 比特0在发送消息中的位置s00 indx 1 s00 s00 s0 比特0影射为发送波形s0indx1 find msg 1 比特1在发送消息中的位置s11 indx1 1 s11 s11 s1 比特1映射为发送波形s1s s00 s11 总的发送波形s s 数据转置 方便接收端处理 forindx 1 length EbN0 decmsg zeros 1 nsymbol r awgn s EbN0 indx 7 通过AWGN信道r00 s0 r 与s0相关r11 s1 r 与s1相关indx1 find r11 r00 decmsg indx1 1 判决 err ber indx biterr msg decmsg endsemilogy EbN0 ber ko EbN0 qfunc sqrt 10 EbN0 10 title 二进制正交信号在AWGN信道下的误比特率性能 xlabel Eb N0 ylabel 误比特率Pe legend 仿真结果 理论结果 例6 2用检测器的输入作为考察对象 重新仿真例6 1 例6 2用检测器的输入作为考察对象 重新仿真例6 1 clearallnsymbol 100000 发送符号数EbN0 0 12 信噪比msg randint 1 nsymbol 消息数据E 1 r0 zeros 1 nsymbol r1 zeros 1 nsymbol indx find msg 0 r0 indx E indx1 find msg 1 r1 indx1 E forindx 1 length EbN0 dec zeros 1 length msg snr 10 EbN0 indx 10 sigma 1 2 snr 噪声方差 r00 r0 sqrt sigma randn 1 length msg 相关器的输出r11 r1 sqrt sigma randn 1 length msg indx1 find r11 r00 判决dec indx1 1 err ber indx biterr msg dec endsemilogy EbN0 ber ko EbN0 qfunc sqrt 10 EbN0 10 title 二进制正交信号在AWGN信道下的误比特率性能 xlabel Eb N0 ylabel 误比特率Pe legend 仿真结果 理论结果 例6 3用Simulink重新仿真例6 1 6 2 3双极性信号在AWGN信道下的传输性能 当发送的是s0 t 时 相关器的输出r Eb n 当发送的是s1 t 时 相关器的输出r Eb n 最佳判决器与阈值0相比较 若r 0 则判决s0 t 被发送 若r 0 则判决s1 t 被发送 例6 4仿真双极性信号通过AWGN信道后的误比特率性能 发送信号s0 t 与例6 1相同 每个信号周期取样10次 接收端采用相关器 画出误比特率随Eb N0的变化情况 Eb N0的范围是0 10dB 并与理论值和正交信号误比特率理论值进行比较 例6 5用Simulink重新仿真例6 4 6 2 4单极性信号在AWGN信道下的传输性能 若信息比特为0 则不传送任何信号 若信息比特是1 则发送信号波形s t 因此接收到的信号波形可以表示为若r Eb 2 则判决比特1被发送 若r Eb 2 则判决比特0被发送 例6 6仿真单极性信号通过AWGN信道后的误比特率性能 发送比特为1时 发送信号s0 t 与例6 1相同 每个信号周期取样10次 接收端采用相关器 画出误比特率随Eb N0的变化情况 Eb N0 0 10dB 并与理论值和正交信号以及双极性信号误比特率理论值进行比较 6 3基带PAM信号传输 1 基带4 PAM的信号波形一组信号波波形形式为 其中 信号幅度取4种可能称这组信号波形为脉冲幅度调制 PAM 信号 按Gray编码规则将信息比特对映射为4种波形信号 PAM信号通过加性高斯白噪声信道 AWGN 叠加n t 功率谱密度为 接收端信号为接收后 判断发送的信号是哪种 最佳接收机设计是符号差错概率最小 2 基带4 PAM信号在AWGN信道下的最佳接收实现方式 相关器 匹配滤波器 幅度检测器实现过程 相关器将接收信号与信号脉冲信号做互相关 将输出信号采样