基于simulink的数字基带传输系统仿真.doc

基于simulink的数字基带传输系统仿真【摘 要】本课题主要是通过构建数字基带传输系统的各组成模块，包括信号发送，信号接受，谱分析和误码分析部分，从而对数字基带传输系统有深刻的认识。主要研究方法是利用Simulink软件进行数字基带传输系统的仿真，将各组成模块连接与封装，从而仿真出整个基带传输系统，最后通过调节噪声方差值的不同，运行并分析结果。研究的目的在于，熟悉基带传输系统各个环节，从而对基带传输系统有更深刻的了解。仿真的结果表明，在噪声较小的情况下误码率较小，较大的情况下则较大，而且各个模块基本可以完成其相对应的功能。本课题使用的MATLAB软件是当今最优秀的科技应用软件之一，它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。【关键词】数字基带传输系统；升余弦滤波器；数字基带信号；SIMULINK1 引言通过对计算机仿真的了解，对计算机仿真在工程领域的运用，可以体会到它的优点仿真软件matlab在控制领域以及通信，数字信号处理等等领域都有它强大的生命力。其功能的完善奠定了它在各个领域的仿真的地位。通过对simulink的使用会对数字基带传输系统的各个部分具有更加直观而深刻的理解，对通信系统的仿真，以及各个波形的仿真，可以很直观的理解各个模块的功能以及注意的问题。需要仿真的包括基带信号，发送滤波器、接受滤波器、信道、定时系统、抽样判决系统、误码率分析模块眼图模块。现在通信系统是非常复杂和庞大的大规模系统，在各种噪声和干扰的存在下，一般很难通过解析的方法求得系统的精确数学描述。在这种情况下系统仿真就成为了一个极为有效的工具2。此外，在对现代通信系统协议、新算法和新体系结构的设计当中，直接进行试验测试几乎是不可能的，因为这些新系统、新算法、和新的体系结构根本就还没有实现，在这种情况下只能通过仿真来检验所考察的对象，从而验证这些新的结论，以及方法 。在将来的科研以及教学当中matlab/simulink将会发挥很大的作用，一些科研所都在使用此软件，所以作为学生，或是研究者很有必要掌握这个重要的软件，从而对自己的工作或是学习带来方便。2 基带传输系统介绍2.1 基本传输系统信号波形，传输码型，以及频谱特性的是研究的重点，核心是研究如何设计基带传输总特性，以消除码间串扰，以及如何有效地减小信道加性噪声的影响，从而提高系统抗噪声性能。最后通过眼图，误码率仪，等观测系统性能。整个传输系统的构成主要有：信源，发送设备，信道，接收设备，同步定时设备，判决抽样设备，误码率仪，眼图，功率谱仪等构成。其构成框图如下：图3-5数字基带信号传输系统的组成1、信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。2、信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n(t) ，并假设它是均值为零的高斯白噪声。3、接收滤波器： 它用来接收信号，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判决。4、抽样判决器： 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。5、同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲。2.2 传输系统各点波形基带系统的各点波形示意图：a 输入波形 b 码型变换后的波形 c 要传输的波形d 在信道中叠加白噪声的传输波形 e 接收滤波器输出波形f 位定时脉冲 g 恢复的信息（有误码）2.3 总结理论上，数字信息可以直接用数字代码序列表示和传输，但实际当中按照通信系统和信道的情况，一般需要进行不同形式的编码，而且还要选用一组取值有限的离散波形来表示。这些取值离散的波形可以是未经调制的电信号，也可以是调制后的信号。未经调制的信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。这样的信号称之为数字基带信号，这样的信号可以在具有低通特性的有限传输信道中，尤其是在传输距离较近的情况下，基带信号可以不通过载波调制而直接传输，这样的传输系统称之为数自己带传输系统。3 仿真过程介绍3.1 信号码型变换部分 AMI：极性与归零变换：3.2传输系统部分传输系统的仿真包含了很多模块，例如发送模块、信道模块。接收模块等等。整个系统仿真图如下：位同步模块内部结构：抽样判决模块内部结构：谱分析：接收端信号功率谱：眼图分析：误码率分析：3.3仿真运行分析在上面给出的仿真条件下，观察仿真运行情况。系统仿真结果由误码率图、眼图、以及波形图所示，在频带范围-500MHz500MHz内，产生方差为0.005时，经信道传输的信号频谱如4.1.3所示，产生的误码率为0.002。4 小结首先对数字基带传输系统的各部分的组成进行了介绍，然后给出了仿真模型，分析了系统运行情况。读者通过学习，可以了解和熟悉数字基带传输系统的特点，掌握MATLAB/Simulink仿真设计的方法和相关原理。References (参考文献)1 邵玉斌. Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析. 北京: 2 清华大学出版社.343 （美）拉帕波特. 无线通信原理与应用（第二版）（英文版）. 电子工业出版社.90Simulation design of Digital baseband transmission systemAbstract: The main subject is to build digital baseband transmission system of the constituent modules, including signal transmission, signal reception, spectral analysis and error analysis section, and thus the digital baseband transmission systems have a deep understanding. Main research method is the use of Simulink software for digital baseband transmission system simulation for each of the component modules and packages, thus simulating the entire base-band transmission system, and finally by adjusting the different noise variance, run and analyze the results. Purpose of the study is familiar with all aspects of base-band transmission system, and thus the base-band transmission system to gain a deeper understanding. Simulation results show that the noise is relatively small error rate smaller, the larger the case of the larger, and each module can be basically completed its corresponding function. The subject of the use of MATLAB software is the most outstanding applications of technology, which in many scientific fields as computer-aided design and analysis, algorith