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毕业论文（设计）第1页共35页数字基带传输的matlab仿真【摘要】数字基带传输系是把数字基带信号直接送往信道而不加调制的数字系统，在近程数据通信系统中广泛采用这种传输方式。本文毕业设计的任务是在simulink环境下和matlab语言环境下分别进行数字基带传输的仿真。即在信号波形、传输码型和频谱特性分析的基础上，在simulink平台设计数字基带信号生成电路和能够消除码间串扰的系统传输特性，并在在接收端利用判决电路完成抽样判决与解码，从而实现基带数字信号的最佳传输。在matlab环境下则采用m语言完成与simulink环境中相同的各模块的设计，并且依然以有效地消除码间串扰和噪声为目的。此次m语言的设计采用了发送滤波器和接受滤波器均为具有平方根升余弦特性的最佳基带传输系统，并最总通过眼图直观地对系统的性能进行了评估。通过仿真的结果来看，该系统的设计是合理、有效地，达到了设计任务的要求。【关键词】：曼彻斯特码；发送滤波器；接受滤波器；码间串扰；噪声；匹配滤波；眼图；误码率毕业论文（设计）第2页共35页Designofdigitalbase-bandtransmitionsystembasedmatlabWangLong（Grade2006,Class1,Majorincommunacation，tele=comDept.，ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723000，Shaanxi）Tutor:chenli[Abstract]thedigitalfrequency-handmodeisdigitalbasebandsignalsdirectlytothechannelandnotinthedigitalsystems,modulationclose-indatacommunicationsystemiswidelyusedinthetransmissionway.Thistaskisthegraduationdesigninsimulinkenvironmentandmatlablanguageenvironmentfordigitalfrequency-handmoderespectivelythesimulation.InsignalwaveformandspectrumcharacteristicsMaXingtransmissionandonthebasisofanalysisofthedesignoftheplatforminsimulinkdigitalbasebandsignalcircuitandcaneraseintersymbolinterferenceofthesystem,andthetransmissioncharacteristicsatthereceivingendincompletesentencebysentencecircuitanddecodingsampling,soastoachievethebestbasebanddigitalsignaltransmission.Inthematlabenvironmentisadoptedwithsimulinklanguageminthesamemoduledesign,andstilltoeffectivelyeraseintersymbolinterferenceandnoiseofforthepurpose.Thedesignhasadoptedthelanguagemsendfilterandacceptfilteristhesquarerootofthecharacteristicwith8031single-clipbestbasebandtransmissionsystem,andthetotalthroughtheeyechartintuitivelyonthesystem'sperformancewasevaluated.Throughthesimulationresults,thedesignofthesystemisrational,effectiveandmeetthedesignrequirementsofthetask.[Keywords]:Manchester,Sendfilter,Acceptfilter,Crosstalkbetweencode,Noise,Matchingfilter,Eye.ber毕业论文（设计）第3页共35页引言毕业设计是我们毕业前对所学专业知识最深刻的一次应用，通过认真复习四年中所学的理论知识，选择合适的专业软硬件平台，从而完成符合设计要求的系统或电路设计。因此，毕业设计的难度相应地要高于一般的课程设计，它不仅需要扎实的理论知识，更要求我们有较强的软件操作能力和硬件组装能力，能够系统地将所学知识相互融合，通过选择合理的设计方案，从而使我们的设计更加贴近设计。本文毕业设计的题目为《数字基带传输的matlab实现》，通过matlab语言和simulink两种方法实现，属于工业设计的范畴。我的这篇毕业设计论文共分四章，第一章为绪论，其中介绍了本课题研究的目的和意义，对其中的重点和难点做了简要分析，并也顺便提及了该课题所研究内容的发展趋势。第二章主要对系统的构造进行理论方面的分析，这是设计之前的必要步骤，通过对组成系统的各模块的功能和参数的分析，构造出实际可行的设计方案，为后面的软件仿真奠定基础。第三章则对模块之间的相互影响进行数学分析，得出了实现无码间串扰的时域条件和频域条件—奈奎斯特第一准则，是整章内容的核心，它告诉我们如何判断一个系统是否满足无码间串扰的条件，顺便也让我们知道如何设计一个系统并能够使其实现无码间串扰；后一部分则讨论了在消除了码间串扰之后如何有效地减小噪声的影响，通过合理地设计发送和接收滤波器，即可在输出信噪比最大时刻进行抽样判决，尽可能小地减小了噪声对整个传输的影响，设计出了能够消除码间串扰并且使使误码率最小的数字基带传输系统—最佳基带传输系统，通过这一章的学习，我们构造系统的思路更加清晰，目的更加明确，对我们宏观地把握整个系统的工作原理有着重要的的意义。第四章是计算机软件仿真部分，其中前半部分是在simulink环境下完成设计任务，包括数字基带信号的生成、传输、接收和判决，各个环节，缺一不可。基带信号的选择也是非常讲究的，其中频谱分析是重点，对整个系统的参数选择有着直接和决定性的影响。发送接收滤波器则按照理论分析的结果采用升余弦滤波器，相关参数可自定。输出抽样判决部分没有专门的电路，只需要在解码模块设置抽样时间即可，这也是软件设计和实际中硬件设计的差别，在实际中判决电路中同步的提取的重要的一个环毕业论文（设计）第4页共35页节。后半部分则采用matlab语言实现了数字基带传输的各个模块，掌握matlab语言是这部分的重点，将理论分析中的公式和重要结论用matlab实现也是这部分的难点，其中各模块之间的影响同在simulink下是一致的。通过对总体设计的仿真结果来看，整个仿真系统的设计是合理、有效的。通过设置恰当的参数，然后对比发送和接收两端的信号，就可以看到接收到的信号与发送端是完全一致的，即符合最佳基带传输系统的要求——尽可能底地降低信号通过系统时所产生的误码现象。然而，仅仅做到如此还远远不够，要将仿真设计的成果应用到实际中仍然还有很多事情要做，硬件的设计依然具有挑战性，仿真的结果有很多是在理想的情况下实现的，拿抽样来说，如果你在计算机中设置了抽样时间，那么在抽样时所产生的抽样时间上的误差是完全可以忽略的；但是在实际的应用的，抽样电路的设计却没有这么精确，而抽样判决电路的微小误差却可能引来严重的码间干扰，这些有时设计到电子器件的工艺制作水平，复杂性可想而知。总之，对于数字基带传输系统的设计研究绝非仅仅一张框图或者几行代码，在科技日新月异的今天，人们对于通信的要求也将随之提高，我们依然需要努力。绪论有史以来，通信在人们的生活中一直扮演着重要的角色，无论是古战场上的烽火狼烟还是千里之外的飞鸽传书，无不彰显着我国古代先进的通信技术。通信的目的就是传递信息，而实现传递的方式和手段有很多，如手势、语言、旌旗、消息树、击鼓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都是消息传递的方式和信息交流的手段。消息的传递要通过其物理载体，一般为电信号来实现，根据电信号的参量取值是否连续一般将其分为模拟信号和数字信号，连续则为模拟信号，否则为数字信号。这次毕业设计过程中采用的多是数字信号。与模拟信号相比，数字信号信号具有抗干扰能力强，便于集成，便于计算机处理和保密性好等优点，这也是数字信号获得快速发展的重要原因。同时，数字信号的处理具有高度的灵活性，数字传输系统中传输的数字既可以来自计算机、电传机毕业论文（设计）第5页共35页等数据终端的各种数字代码，也可以是模拟信号经数字化处理后的脉冲编码。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，一般使用不同形式的编码，然后再用取值离散的波形来表示。如果该离散的波形未经调制，则该数字信号占据的频谱是从零频或很低的频率开始，将其称为数字基带信号，而传输数字基带信号的系统一般称为数字基带传输系统，本次毕业设计的主要任务正是进行数字基带传输的仿真。若采用调制后的离散波形进行传输，则其属于数字带通传输的范畴，本篇论文不再涉及。在实际的应用中，数字基带传输不如带通传输那样广泛，但对于数字基带传输系统的研究仍然具有重要意义：①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；②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；③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。这次仿真设计主要探究噪声和码间串扰对基带传输的影响，以及如何有效地消除或者使得这种影响最小化，其中涉及到如何设计满足奈奎斯特准则的发送和接收滤波器，不但要使得其符合理论准则，更是要在实际的传输中便于操作，不能过度地增加通信设备的复杂程度，否则这样的设计没有太大的意义。当然设计还包括数字基带信号的编解码模块设计，选择合适的码型对实际传输过程中加强抗干扰能力以及设计抽样判决电路时提取定时分量都具有重要的意义。此外，还涉及到最佳基带传输系统的有关理论，在设计中也都用到了这些知识。通过对总体设计的仿真结果来看，整个仿真系统的设计是合理、有效的。通过设置恰当的参数，然后对比发送和接收两端的信号，就可以看到接收到的信号与发送端是完全一致的，即符合最佳基带传输系统的要求——尽可能底地降低信号通过系统时所产生的误码现象。然而，仅仅做到如此还远远不够，要将仿真设计的成果应用到实际中仍然还有很多事情要做，硬件的设计依然具有挑战性，仿真的结果有很多是在理想的情况下实现的，拿抽样来说，如果你在计算机中设置了抽样时间，那么在抽样时所产生的抽样时间上的误差是完全可以忽略的；但是在实际的应用的，抽样电路的设计却没有这么精确，而抽样判决电路的微小误差却可能引来严重的码间干扰，这些有时设计到电子器件的工艺制作水平，复杂性可想而知。总之，对于数字基带传输系统的设计研究绝非仅仅一张框图或者几行代码，在科技日新月异的今天，人们对于通信的要求也将随之提高，我们依然需要努力。1．数字基带传输系统的理论分析和方案设计1.1数字基带传输系统的组成信道信号形成器数字基带信号GT()信道接收滤波器抽样判决器同步提取C()GR()n(t)毕业论文（设计）第6页共35页1.2数字基带信号指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。1.2.1常见的基带信号波形常见的基带信号波形有单极性波形（a），双极性波形(b)，单极性归零波形(c)，双极性归零波形(d)，差分电平(e)及多电平波形(f),其具体波形如下：单极性波形