通信原理课程设计数字基带传输系统仿真与设计

1、通信原理课程设计课程：通信原理题目：数字基带传输系统设计与仿真系部：机械电子工程系专业年级：通信技术XXXX级姓名:学号:指导教师: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（采纳升余弦滚降系统）+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切的明白得。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，使学生成立通信系统的整体概念。2 .培育学生系统设计与系统开发的思想

2、。3 .培育学生利用软件进行通信仿真的能力。4 .培育学生独立动手完成课题设计项目的能力。5 .培育学生查找相关资料的能力。四、实验条件运算机、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：在利川对称电缆组成的近程数据通信系统中普遍采纳这种传输方式。笫二：数字基带传输方式迅速进展，用于低速或高速数据传输。笫三：基带传输系统的许多问题也是带通传输系统必需考虑的问题。笫四：任一个线性调制的带通传输系

3、统，能够等效为一个基带传输系统。（3）对传输码型的要求：不含直流分量且低频分量尽可能少。应含有丰硕的按时信息，以便于从同意码流中提取按时信号。功率谱的主瓣宽度窄，以节省传输频带。不受信息源统计特性的阻碍，即能适应于信息源的转变。具有内在的检错能力，即码型应具有必然的规律性，以便宏观监测。编译码简单，已降低通信延时和本钱。（4）基带传输经常使用码型：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）其中本次设计采纳的HDB3码。3码编码规那么：1一一交替变换为+1,-10连0小于等于3那么用0电平表示，大于3那么用特

4、定码组替换B00V或000V任意两个V之间B的个数为奇数。b.例如：1*乘1+1.o*0.o+o.a0,61+1g0，o/°，o*o+o,i*%，o+川（kao.wao,&&J艮，ao+丫&ar«rf-码的特点：有检错能力。解决了连“0”时位按时信息提取困难。无直流分量。B码和V码各自维持极性交替转变，以确保无直流分量。可能存在误码扩散的问题。(6)数字基带信号传输码系统组成：信道形成器：其功能产生适合于信道传输的基带信号波形。信道：是许诺基带信号通过的媒介，一样为有线信道，如双绞线、同轴电缆等，其传输特性一样不知足无失真传输条件。同意滤波器：用来接

5、收信号，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裁决。抽样裁决器：那么在传输特性不睬想及噪声背景下，在规按时刻对同意器的输出波形进行抽样裁决，以恢复基带信号。同步提取：川来抽样的位按时脉冲依托同步提取电路从同意信号中提取，位按时的准确与否将直接阻碍裁决成效。基带传输总特性：H(w)=GT(w)C(w)GR(w)假设假设信道传输函数C(w)=l,于是基带系统的传输特性变成H(w)=GT(w)GR(w)o(7)无码间串扰的传输特性的设计：理想低通特性H(t)=San/Ts-H(W)=TsRet(W/WS)Sa(Jit/T)信号带宽最小的波形理想低通信号的要紧缺点

6、a.工程上难以实现；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速度衰减,当存在按时误差时会带来比较大的干扰)升余弦滚降特性:H(t)=Sa(nt/Ts)cos(ant/Ts)/(l-4aatt)/TsH(w)=Ts;Iw|<n/Ts(l-a)H(w)=0;Iw|>n/Ts(l-a)升余弦滚降信号的波形与频谱:传输宽带:B=(1+a)/2rs频带利用率：g=rs/B=2/(l+a)全升余弦系统：a=1六、详细设计与编码L设计方案实验流程：(1)信源：生成欲传送的01比特流，将个数N作为函数的输入；利川函数rand(1,N),使得大于索.0特定值的数值为1,反之，小

7、于那么为0。注：因本实验采纳HDB3码作为基带传输码型，因此利川作为0和1的分界限，如此能够生成低密度的01比特流，使得在程序运行的时候，只通过持续的少量bit就能够够HDB3的编码与译码的正确性。(2)码型编码：将生成的01比特流作为码型转换函数的输入，函数输出为码型转换后的HDB3o流程图如下：r（3）升余弦滚降系统：将HDB3码作为滤波器的输入，函数输出系统输出信号；利用滤波器设计器FDATool设计Nyquist滤波器,其中参数设定:比特传输速度Rb=16b/s每bit抽样点数二16,滚降因子Rolloff二,其中抽样速度fs=256Hz,Nyquist带宽Band=8Hz；l*x&#

8、171;fs”t*43，刘2力乂口。QQQx*"&曰/（4）抽样裁决：将系统输出信号作为裁决器函数的输入，进行抽样裁决。选择每bit的中心抽样进行抽样，当信号抽样值某个特定值，那么信号恢复时函数为1,假设信号抽样值是某一特定值，那么信号恢复时信号值设定为-1,其余恢复为0。一样判定值不设定为0,因为假设有噪声等对信号进行干扰，致使系统输出信号不是理想的。（5）码型译码：将抽样裁决后的信号作为函数的输入，进行码型反变换，函数输出为恢复了的欲传送的01比特流。编写程序时，第一进行设定标记Last_V、Last.B（初始设定默以为T,与码型编码相对应），设定输入信号为signal,

9、码型译码后的信号ssignal,其中N为每bit抽样点数。3其函数程序流程图如下：具有以下几个特点：（1）友好的工作平台和编程环境（2）简单易用的程序语言（3）壮大的科学运算机数据处置能力（4）超卓的图形处置功能（5）应用普遍的模块集合工具箱（6）有效的程序接口和发布平台（7）应用软件开发（包括用户界面）编码与测试（写出源代码，分析核心代码的功能）A,源代码（1）主函数：clearall;N=100;%生成的bit个数n二16;%每一个bit的抽样点数signal=signalsource(N);hdb3_signal=hdb3(signal,n);filtersignal=filter_Ny

10、quist(hdb3_signal);samplesignal=sampling(filtersignal,n);ssignal=reverse_hdb3(samplesignal,n);draw(N,n,signal,hdb3_signal,filtersignal,samplesignal,ssignal);(2)信源：functionsigna.=signalsource(N)signal=rand(1,N)>(3)码型编码一HDB3码:functionhdb3NRZ_signa1=hdb3NRZ(signal)last_V=-l;last_B=-l;hdb3NRZ_signal=

11、zeros(size(signal);count=0;fori=l:length(signal)ifsignal(i)=lhdb3NRZ_signal(i)=-last_B;last_B二hdb3NRZ_signal；count=0;elsecount=count+l;ifcount=4count=0;hdb3half_signal(i)=_last_V;last_V二hdb3NRZ_signal；ifhdb3NRZ_signal(i)*last_B=-lend©functionhdb3_signal=hdb3(signal,n)%hdb3_signal=hdb3RZ(signal,

12、n)%函数输出hdb3_signal为码型转换后的传输码型HDB3码a=hdb3NRZ(signal);aO二zeros(1,n/2)；hdb3_signal=;forj=l:length(signal);al=n；forjj=l:n/2al=al,a(j);endhdb3_signa1=hdb3_signa1,al,aO;end(4)基带成型网络一一升余弦滚降系统functionfi1tersignal=filter_Nyquist(signal)%函数输入signal为传输码型的HDB3码fi1tersignal=fi1ter(mynum,den,signal);(5)抽样裁决恢复为HDB

13、3码functionsamplesignal=sampling(signal,n)%函数输出samplesignal为抽样裁决后恢复的信息%函数输入n为每一个bit的抽样点数samplesignal=;fori=n/2:n:1ength(signa1)ifsignal(i)>forj=l:nsamplesignal=samplesignal,1;endelseifsignal(i)<forj=l:nsamplesignal=samplesignal,-1;endelseforj=l:nsamplesignal=samplesignal,0;end(6)码型译码一一恢复为欲传输的01

14、比特流functionsignal=reverse_hdb3(hdb3_signal,n)%函数输入hdb3_signal为通过抽样以后形成的双极性的不归零的HDB3码signal二口；last_B=一1;last_V=-l;J=0;fori=n/2:n:length(hdb3_signal)j=j+l;ifhdb3_signal(i)=lihdb3_signal(i)=-lsignal(j)=l;iflast_B*hdb3_signal(i)=lsignal(j)=0;iflast_V*hdb3_signal(i)=-lsignal(j-3)=0;endlast_B=hdb3_signal(

15、i);elsesignal(j)=0;endend(7)编码与调试进程：(编程进程中碰到的问题、如何解决)笫一编写码型编码的代码的时候依照明白得的HDB3码的编码规那么进行编写代码，完成了双极性的HDB3码，利用bit抽样的时候将每bit中后1/2的抽样点设定为0,才成功调试了正确的双极性的，归零的HDB3码。5.运行结果及分析a.码型编码后的HDB3码b.升余弦滚降系统输出的信号c.进行抽样裁决以后，恢复的不归零的HDB3码0 0 00 WG* C - d.码型译码的输出，恢复为欲传送的Olbit流Z.3.e.基带后存数系统合成图:口 £! Q QAG® QC f.运行完

16、程序以后的workspace（N为欲传送的比特个数，signal为生成的欲传送的01比特流，n为每bit的抽样点数，hdb3_signal为码型编码以后的HDB3码，filtersignal为通过基带成型网络（升余弦滚降系统）以后的信号，samplesignal为进行抽样裁决以后的信号，sinalsg为码型译码恢复为欲传送的Olbit流）七、设计心得：做MATLAB综合设计性实验的时候比较费力，感觉利用MATLAB编写程序好难。老是要开好多M-file文件进行编写函数，最麻烦的是写完一个子函数在单独对其进行验证就存在一些函数输入的问题。对通信系统的明白得：定性了分析了整个通信系统。了解了基带传输系统研究的意义。在进行对基带传输码型的研究后，于是选择了其中一种应用普遍的的码型一HDB3码作为本次设计项目的传输码型，也进一步加深对HDB3码编码规那么的把握。明白基带成型网络的含义，及其传输特性方程和波形图。更进一步明白得了奈奎斯特准那么一一无码间干扰传输。程设计的收成一它带来了知识上的收成，是和同窗们一路奋斗的一场经历。是对自己本学期以来学习通信原理的一个确信，是对以后的学习的一种催促,也是对自己的以后大学校门外的生活的一个鼓舞。在设计确信会有不甚明白得的地址，这