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数字信号基带传输系统

一、设计目的

1.熟悉使用SystemView软件，了解各功能模块的操作和使用方法。

2.通过实验进一步掌握、了解数字基带传输系统的构成及其工作原理。

3.观察数字基带传输系统接受端的眼图，掌握眼图的主要性能指标。

二、设计原理

（一）数字信号基带传输系统原理

通信的根本任务是远距离传递信息，因而如何准确地传输数字信息是数字通信的一个重

要组成部分。在数字传输系统中，其传输对象通常是二进制数字信息，它可能来自计算机、

网络或其它数字设备的各种数字代码。也可能来自数字电话终端的脉冲编码信号，设计数字

传输系统的基本考虑是选择一组有限的离散的波形来表示数字信息。这些离散波形可以是未

经调制的不同电平信号，也可以是调制后的信号形式。由于未经调制的脉冲电信号所占据的

频带通常从直流和低频开始。因而称为数字基带信号。

通过SystemView提供的仿真环境对数字基带传输中的某些问题加以仿真、分析，能

帮助我们进一步加深对这些抽象概念的理解，并加深感性认识。

基带信号传输系统的典型模型，如图所示。

在发送端，数字基带信号X(t)经发送滤波器输入到信道，发送滤波器的作用是限制发

送频带，阻止不必要的频率成分干扰相邻信道。传输信道在这里是广义的，它可以是传输介

质（电缆、双绞线等等），也可以是带调制解调器的调制信道。基带信号在信道中传输时常

混入噪声n(t)，同时由于信道一般不满足不失真传输条件，因此要引起传输波形的失真。

所以在接收端输入的波形与原始的基带信号X(t)差别较大，若直接进行抽样判决可能产

生较大的误判。因此在抽样判决之前先经过一个接收滤波器，它一方面滤除带外噪声，另一

方面对失真波形进行均衡。抽样和判决电路使数字信号得到再生，并改善输出信号的质量。

根据频谱分析的基本原理，任何信号的频域受限和时域受限不可能同时成立。因此基带

信号要满足在频域上的无失真传输，信号其波形在时域上必定是无限延伸的，这就带来了各

码元间相互串扰问题。造成判决错误的主要原因是噪声和由于传输特性（包括发、收滤波器

和信道特性）不良引起的码间串扰。基带脉冲序列通过系统时，系统的滤波作用使脉冲拖宽，

在时间上，它们重叠到邻近时隙中去。接收端在按约定的时隙对各点进行抽样，并以抽样时

刻测定的信号幅度为依据进行判决，来导出原脉冲的消息。若重叠到邻接时隙内的信号太强，

就可能发生错误判决。若相邻脉冲的拖尾相加超过判决门限，则会使发送的“0判”为“1。”实

际中可能出现好几个邻近脉冲的拖尾叠加，这种脉冲重叠，并在接收端造成判决困难的现象

叫做码间串扰。

因此可以看出，传输基带信号受到约束的主要因素是系统的频率特性。当然可以有意地

加宽传输频带使这种干扰减小到任意程度。然而这会导致不必要地浪费带宽。如果展宽得太

多还会将过大的噪声引入系统。因此应该探索另外的代替途径，即通过设计信号波形，或采

用合适的传输滤波器，以便在最小传输带宽的条件下大大减小或消除这种干扰。

奈奎斯特第一准则解决了消除这种码间干扰的问题，并指出信道带宽与码速率的基本关

系。即

式中Rb为传码率，单位为比特/每秒（bps）。fN和BN分别为理想信道的低通截止频率

和奈奎斯特带宽。

上式说明了理想信道的频带利用率为

实际上，具有理想低通特性的信道是难以实现的，而实际应用的是具有滚降特性的信道。

其带宽较奈奎斯特带宽增加的程度——滚降系数α可以表示为

其中B表示滚降信道的带宽。由于升余弦滚降滤波特性可使传输信号具有较大的功率，

且收敛快而减小码间干扰，故已得到了广泛的应用。

一、系统框图及仿真分析

2

1、观察系统中各个模块的输出波形，并分析说明系统构成原理。

2、观察低通滤波器的输出波形的眼图，调节信道中噪声的大小，观察眼图变化。

3、比较抽样判决后的输出码元与原始码元有何不同，说明原因。

4、调节噪声大小，分析系统中是否产生误码，说明原因。

（一）系统框图

（二）、结果记录

1、原始基带信号

2、加入噪声后的基带信号（高斯白噪声，方差＝0.01）