数字基带传输系统性能的研究仿真毕业设计.doc

王佩：数字基带传输系统性能的研究及仿真辽宁工程技术大学毕业设计（论文）PAGE \* MERGEFORMAT18PAGE \* MERGEFORMAT19毕业设计数字基带传输系统性能的研究及仿真0 前言与模拟通信相比，数字通信具有许多优良的特性。在过去，它的主要缺点就是设备复杂并且需要较大的传输带宽。但是，近年来，随着通信技术的迅速发展，大规模集成电路的出现，数字通信系统的设备复杂程度和技术难度大大降低，同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输介质的使用正逐步使带宽的问题得到了解决。因此，数字传输方式日益受到欢迎。目前，虽然数字基带传输不如带通传输那样应用广泛，但对于基带传输系统的研究仍是十分有意义的。这是因为，第一，在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用了这种传输方式；第二，随着数字通信技术的发展，基带传输方式也有迅速发展的趋势，目前它不仅用于低速数据传输，而且还用于高速数据传输；第三，基带传输中包含带通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带通传输系统必须考虑的问题；第四，理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的带通系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。因此，基带传输系统是研究数字通信系统的基础。所以，数字基带传输系统具有十分重要的研究意义[1]。同时，现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂，要求通信系统技术研究与产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。这样尖锐对立的两个方面要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析技术和工具才能实现。现代计算机科学技术的快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件，这些功能强大的仿真软件，使得通信系统的仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿通信系统工程设计的全过程，对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统的仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性，有助于更好的研究通信系统的性能。MATLAB是一种适用于工程应用各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Math works公司于1984年正式推出。MATLAB是矩阵(Matrix)和实验室(laboratory)两个英文单词的前三个字母的组合，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算，工程计算和绘图的要求，现已成为大学教学和科研中最常用且必不可少的工具[2]。MATLAB提供的动态仿真工具可以有效地对系统进行建模，由于仿真过程是交互式的，可以灵活改变仿真参数，并且可以立即得到修改参数后的仿真结果。因此，通过运用MATLAB对数字基带传输系统进行仿真，可以更直观更有效地对数字基带传输系统的性能进行分析与研究。1　数字基带传输系统1.1　概述随着数字通信技术的迅速发展，数字处理的灵活性使得数字传输中传输的数字信息既可以来自计算机、电传机等数据终端的各种数字代码，也可以来自模拟信号经数字化处理后的脉冲编码信号等。在原理上，数字信息可以直接用数字代码序列表示和传输，并且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。未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低的频率开始，称为数字基带信号[3]。在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。例如，在计算机局域网中直接传输的基带脉冲。这种不经过载波调制而直接进行传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。1.2　数字基带传输系统结构简单的说，信源的信息以数字基带信号的形式从发送端经由信道传到接收端的收信者，所构成的系统称为数字基带传输系统。数字基带传输系统的模型主要由信道信号形成器（发送滤波器）、信道、接收滤波器、抽样判决器、同步提取电路五个部分组成，其原理框图如图1-1所示：图1-1 数字基带传输系统的结构Fig. 1-1 digital baseband transmission systems structure图中各方框的功能和信号的传输过程简述如下：1）信道信号形成器（发送滤波器）它的功能是产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入的信号一般是经过码型编码器产生的传输码，相应的基本波形通常是矩形脉冲，其频谱很宽，不利于传输，发送滤波器用于压缩输入信号频带，把输入码转换成适宜于信道传输的基带信号波形。2）信道信道是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，且含有加性噪声，因此会引起传输波形失真。本论文研究的数字基带传输系统采用零均值的高斯白噪声信道，即AWGN信道。3）接收滤波器它是用来接收信号，尽可能的滤除信道噪声和其他干扰，对信道进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决器的判决。4）抽样判决器抽样判决器则是在传输特性不理想及噪声