基于MatlabSimulink数字基带传输系统仿真

1、通信技术综合实验实验报告题 目基于Matlab/Simulink数字基带传输系统仿真 系 （院）计算机科学技术系专 业通信工程班 级学生姓名学 号2011年 1月 11日基于Matlab/Simulink数字基带传输系统仿真1.引言（对所要进行的仿真进行介绍）；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。常用转码型有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。在仿真软件设计中采用了Mathw or ks 公司的MAT LA

2、B 作为仿真工具, 其仿真平台SIMU LINK 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。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。下文主要就仿真分析与设计进行了阐述。2.仿真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.

3、 数字基带系统的基本结构可以由图1的模型表示。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,GT (w) 和GR(w) 均为升余弦平方根特性 24 . 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。根据以上系统分析, 用SIMU LINK 搭建仿真模型. 首先把系

4、统分解成信号发生器、发送/ 接收滤波器、传输信道、Manchester 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( Power Spectral Density) 、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。1) 信号发生器( Sig n

5、al 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。3) 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

6、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。4) 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) Manchester 编码器/ 解码器( Manchester enco der/ decoder)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Manchester码, Manchester 编码器和解码器就完成码变换的功能, 编码规则为1+ 1-1;

7、0-1+ 1 2 。6) 位定时信号提取电器( Sy nchr onizat ion picking )位定时提取模块在接收端采用滤波法提取同步信号, 其内部结构如图4 所示. 与图2相对应, 过程依次是将接收信号放大、限幅、微分、整流、窄带滤波、放大、限幅、移相. 窄带滤波器使用了10 阶巴特沃斯带通滤波器 7 , 通带宽度0. 2 rad/ s。7) 定时信号( Synchronizing signal)为提高实验系统的精度, 也可以直接选择使用定时信号, 而不必考虑定时误差对系统的影响。3.系统仿真分析仿真进行时, 通过不同的显示模块可以观看到仿真实验系统各点的仿真结果.a.码型编码后的

8、HDB 3码b.升余弦滚降系统输出的信号c.进行抽样判决之后，恢复的不归零的HDB3码d. 码型译码的输出，恢复为欲传送的01bit流e. 基带后存数系统合成图：从以上波形可见, 实验仿真系统的仿真结果与理论结果相一致, 达到了预期要求.下面为验证仿真系统的准确性, 对系统进行定量分析. 以下分析是在不考虑定时误差( 即直接采用位定时信号) 的情况下, 对系统进行的误码性能测试, 作出误码性能曲线, 并与已知在无码间干扰的二进制双极性数字基带传输系统中, 当信源发送“1”码和“0”码等概, 且在最佳判决门限电平Vd = 0下. 系统的误码率为 2。对数字基带传输仿真实验系统进行测试, 测试条件为, 在信噪比为0 dB 到11 dB的范围内取了16 个点进行误码率测试:当信噪比R 10 dB 时传送