毕业设计(论文)-基于MATLAB的最佳基带传输系统分析.doc
《毕业设计(论文)-基于MATLAB的最佳基带传输系统分析.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-基于MATLAB的最佳基带传输系统分析.doc(31页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、题目:基于 MATLAB 的最佳基带传输系统分析 本本科科生生毕毕业业论论文文(设设计计) 学 院 机电工程学院 专业班级 电子信息工程 07 级 2 班 学生姓名 指导教师 撰写日期:2011年 4 月 19 日 111 摘摘 要要 20 世纪 60 年代出现了数字传输技术,它采用了数字信号来传递信息,从此通信进 入了数字化时代。数字通信系统主要的两种通信模式:数字频带传输通信系统,数字基 带传输通信系统。本文主要研究通信系统中的关键技术数字基带传输,基带系统在 数字通信中有重要的代表性。主要包括基带系统的结构、传输的方式及无码间干扰条 件的特性研究。在综合考虑信道的加性噪声干扰及限带信道会
2、引起码间干扰的这两方 面因素,并研究其最佳基带传输的发送及接收滤波的设计问题。本文还着重的研究基 于 MATLAB 语言的数字基带传输特性,通过 MATLAB 设计并仿真基带系统,在比较实测 系统与理论研究的基础上加深了对基带传输特性的理解。 关键词:关键词:数字基带传输,码间干扰,时域均衡 Based on MATLAB the best base-band transmission system analysis Abstract 20 emerged in the 1960s digital transmission technology, its adoption of a digit
3、al signal to transmit information, from communications to enter the digital era. Digital Communication Systems two dominant mode of communication: digital transmission bandwidth communications systems, digital base-band transmission communications systems .The text introduces mostly about key techno
4、logy of correspondence system which is numeric base- band transmission,it is an important representative. The base-band transmission,includes structure of the correspondence system and its transmit manner and the condition of without Inter-code interference. Channel considered in the increase of noi
5、se interference, and with limited channel will cause interference between the two yards factors, and study their best base-band transmission sending and receiving the design of the filter. In following ,the text emphasize studies numeric base-band transmission base-on MATLAB language and we use it t
6、o design and imitate base-band system.,we compare true-test system with theoretic system,so we get more understanding in the field of base-band transmission. Keywords:digital base-band;code of interference;time domain balanced 目目 录录 1 引言.1 1.1 问题的提出及研究意义.1 1.1.1 问题的提出1 1.1.2 研究的意义1 1.2 国内外研究现状.1 2 数
7、字基带系统的简介及其实现方法.2 2.1 数字基带系统的简介 2 2.1.1 数字基带信号2 2.1.2 数字基带传输2 2.1.3 数字基带传输系统2 2.1.4 数字基带传输的要求及常用码型.3 2.2 MATLAB 简介 .4 2.2.1 MATLAB 语句.4 2.2.2 MATLAB 在通信系统中的仿真.5 3 基带传输系统特性的研究.6 3.1 基带传输的功率谱研究 6 3.2 眼图在基带传输系统的应用 8 3.3 基带传输中的时域均衡技术 9 3.4 基带系统的基带传输特性 10 3.4.1 升余弦滚降传输特性10 3.4.2 部分响应系统12 3.5 数字信号的最佳接收 14
8、3.6 基带系统的最佳化 15 3.7 综合基带传输系统的设计及仿真 15 4 结语.17 参考文献.19 致 谢.20 IV 1 1 引言引言 1.11.1 问题的提出及研究意义问题的提出及研究意义 1.1.11.1.1 问题的提出问题的提出 20 世纪 60 年代出现了数字传输技术,它采用了数字信号来传递信息,从此通信进 入了数字化时代。目前,通信网已基本实现数字化,在我国公众通信网中传输的信号 主要是数字信号。数字通信技术的应用越来越广泛,例如数字移动通信、数字卫星通 信、数字电视广播、数字光纤通信、数字微波通信、数字视频通信、多媒体通信等等。 数字通信系统主要的两种通信模式:数字频带传
9、输通信系统,数字基带传输通信系统。 1.1.21.1.2 研究的意义研究的意义 实际中,基带传输不如频带传输应用广泛,但对基带传输的研究仍有非常重要的 意义。这是因为:第一,数字基带系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题; 第二,随着数字通信技术的发展,基带传输这种方式也有迅速发展的趋势,它不仅用 于低速数据传输,而且还用于高速数据传输;第三,在理论上,任何一个线性调制的 频带传输系统,总是可以有一个等效的基带载波调制系统所替代。因此,很有必要对 基带传输系统进行综合系统的分析1。 1.21.2 国内外研究现状国内外研究现状 目前,数字通信在卫星通信、光纤通信、移动通信等方面发展很快。由
10、于基带传 输系统在数字传输系统中有不可替代的作用,其应用范围也随着技术的发展渗入网络 通信、卫星通信、手机通信、数字电视、数字电话等生活、科技的各方面,日益成为 数字通信传输系统中的关键技术。工业电视采用的基带传输方式。它是工业用的一种 视频监控系统,已在宝钢分公司广泛应用。视频信号的传输方式可分为基带传输和调 制传输两大类,这里的基带传输是指摄像机输出的视频信号不经过任何处理,直接通 过同轴电缆传输到监视端。在卫星通信系统中记忆非线性信道的自适应数字基带预失 真线性化技术,提出了一种基于记忆多项式的非直接学习结构的自适应基带预失真方案, 给出了自适应算法。仿真结果表明,该方案能有效抑制带外频
11、谱扩散,减小带内失真,降 低误比特率,实现卫星通信系统中记忆非线性失真的自适应预失真2。基带又叫基频, 在大部分手机中,基频都是最昂贵的半导体元件,随着显示屏价格的下降,基频正在 成为手机中占成本比例最高的元件。不仅如此,基频还决定了手机平台的选择,很大 V 程度上决定了手机的功能和性能。毫无疑问,基频是手机的心脏。值得一提的是现在 WCDMA 系统向后 3G 演进的增强,基带传输技术将能够显著提高通信系统的容量和 通信质量,具有很好的应用前景。虽然这些技术应用在目前的系统中正式商用化还有待 时日,但该技术的使用无疑将加速 WCDMA 向后 3G 的演进3。另外,近来无线通信采 用的蓝牙技术中
12、也用到了基带数据传输技术。在局域网中通常也采用基带传输技术。 计算机网络中占主导地位的信号类型是基带信号,特别是在距离不太远的情况,由于 在近距离范围内,基带信号的功率衰减不大,从而信道容量不会发生变化,而且基带 相对于频带来说较简单,费用也比频带低,同时仍能保持高速率,因此比频带应用广 泛得多。而在无线信道和光纤及一些宽带有线信道中,必须把数字基带信号调制在载 波上,才能在信道中传输,把这种传输称为数字信号的载波传输。事实上即使在载波 传输中也有基带传输信号。发端在调制前,收端在调解之后的处理。虽然就潜在能力而 言,频带比基带传输得快且能覆盖较长的距离,但频带需要在每个连接末端接入一个 调制
13、解调器,这就提高了设备接入局域网的费用。所以说,基带传输是广泛使用的技术基础, 也在广泛地运用于数字传输通信系统中4。 2 2 数字基带系统的简介及其实现方法数字基带系统的简介及其实现方法 2.12.1 数字基带系统的简介数字基带系统的简介 2.1.12.1.1 数字基带信号数字基带信号 通信的根本任务是远距离传输信息,准确地传输数字信息是数字通信中的一个重 要环节。在数字传输系统中,其传输对象通常是二进制数字信息。它可能是来自计算 机、网络或其他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。 数字信息在一般情况下可以表示为一个数字序列: ,, a2 a1a0a1a2an 简记
14、为。是数字序列的基本单元,称为码元。每一个码元只能取离散 anan 的有限个值,例如在二进制中,取 0 或 1 两个值;在 M 进制中,取 anan 0,1,2,M-1 等 M 个值,或者取二进制码的 M 种排列。 由于码元只有有限个可能取值,所以通常用不同幅度的脉冲表示码元的不同取值, 例如用幅度为 A 的矩形脉冲表示 1,用幅度为-A 的矩形脉冲表示为 0。这种脉冲信号 VI 被称为数字基带信号,这是因为它们所占据的频带通常从直流和低频开始5。 2.1.22.1.2 数字基带传输数字基带传输 在数字传输系统中所传输的通常是二元数字信号。设计数字传输系统要考虑的基 本想法是选择一组有限个离散
15、的波形来表示数字信息。这些离散波形可以是载波进行 调制后的波形,也可以是不经过调制的不同电平信号。来自数据终端的原始数据信号, 或者是来自模拟信号经数字化处理后的 PCM 码组,M 序列等等都是基带数字信号。 这些信号往往包含丰富的低频分量。有些场合可以不经过载波调制和解调过程而直接 传输,称为基带传输。 系统基带波形被脉冲变换器变换成适应信道传输的码型后,就送入信道,一方面 受到信道特性的影响,使信号产生畸变;另一方面信号被信道中的加性噪声所叠加, 造成信号的随即畸变。因此,在接收端必须有一个接收滤波器,使噪声尽可能受到抑 制,为了提高系统的可靠性,在安排一个有限整形器和抽样判决器组成的识别
16、电路, 进一步排除噪声干扰和提取有用信号。对于抽样判决,必须有同步信号提取电路。在 基带传输中,主要采用位同步。同步信号的提取方式采用自同步方式(直接法) 。同步 系统性能的好坏将直接影响通信质量的好坏,甚至会影响通信能否正常进行。 2.1.32.1.3 数字基带传输系统数字基带传输系统 基带传输包含着数字通信技术的许多问题,频带传输是基带信号调制后再传输的, 因此频带传输也存在基带问题。基带传输的许多问题,频带传输同样须考虑。如果把 调制与解调过程看做是广义信道的一部分,则任何数字传输系统均可等效为基带传输 系统。理论上还可证明,任何一个采用线性调制的频带传输系统,总是可以由一个等 效的基带
17、传输系统来代替。 数字基带系统的基本结构如图 1 所示。 VII 信道信号 形成器 信道接收 滤波器 抽样 判决器 同步 提取 数字 基带信号 )(tn )(wGT)(wC)(wGR 图 1 数字基带传输系统 信道信号形成器:基带传输系统的输入是由终端设备或编码器产生的脉冲序列, 它不一定适合直接在信道中传输。信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成 适合于信道传输的基带信号,这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的,其 目的是与信道匹配,便于传输,减小码间串扰,利于同步提取和抽样判决。 信道:允许基带信号通过的媒质。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件, 恒参信道如(明线、同轴电缆
18、、对称电缆、光纤通道、无线电视距中继、卫星中继信 道)对信号传输的影响主要是线形畸变;随参信道如(短波电离层反射、对流层散射 信道等)对信号传输的影响主要有频率弥散现象(多径传播) 、频率的选择性衰落。信 道的线性噪声和加性噪声的影响。在通信系统的分析中,常常把噪声 n(t)等效,集中 在信道中引入。 接收滤波器:主要作用是滤除带外噪声,对信道特性均衡,使输出的基带波形有 利于抽样判决。 抽样判决器:它是在传输特性不理想及噪声背景下,在由位定时脉冲控制的特殊 点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。 自同步法的同步提取电路:有两部分组成,包括非线型变换处理电路和窄带滤波 器
19、或锁相环。非线型变换处理电路的作用是使接收信号或解调后的数字基带信号经过 非线型变换处理电路后含有位同步分量或位同步信息。窄带滤波器或锁相环的作用是 滤除噪声和其他频谱分量,提取纯净的位同步信号。 VIII 2.1.42.1.4 数字基带传输的要求及常用码型数字基带传输的要求及常用码型 在实际基带传输系统中,并非所有的原始基带数字信号都能在信道中传输。例如, 有的信号含有丰富的直流和低频成分,不便提取同步信号;有的信号易于形成码间串 扰等。因此,基带传输系统首先面临的问题是选择什么样的信号形式,即传输码型的 选择和基带脉冲波形的选择。 为了在传输信道中获得优良的传输特性,一般要将信码信号变化为
20、适合于信道传 输特性的传输码,即进行适当的码型变换。 对传输码型的要求如下: (1) 传输信号的频谱中不应有直流分量,低频分量和高频分量也要小。 (2) 码型中应包含定时信息,有利于定时信息的提取,尽量减小定时抖动。 (3) 码型变换设备要简单可靠。 (4) 码型具有一定检错能力,若传输码型有一定的规律性,则可根据这一规律 性检测传输质量,以便做到自动检测。 (5) 编码对信息类型不应有任何限制,即对信源具有透明性。 常用的码型有 AMI 码、HDB3 码、分相码、反转码 AMI 等1。 2.22.2 M MATLABATLAB 简介简介 2.2.12.2.1 MATLABMATLAB 语句语
21、句 美国 MATHWORK 公司于 1967 年推出了“Matrix Laboratory” (缩写为 MATLAB)软件 包,不断更新和扩充。它是一种功能强、效率高便于进行科学和工程计算的交互式软 件包。其中包括:一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化 等应用程序。 结合 MATLAB 的功能与特点,在基带传输系统仿真中有如下应用: (一)高效方便的矩阵和数组运算 1.全零矩阵 Zeros 及全 1 矩阵 Ones Zeros(n,m)产生一个尺寸为 n * m,元素全为零的矩阵。 Ones(n,m)产生一个尺寸为 n*m 的矩阵。 Zeros(N)产生一个 N 维全零方
22、阵。 Ones(size(A) )产生一个尺寸与 A 相同的全 1 矩阵。 2.随机数产生命令 rand 及正态随机数产生命令 Randn IX Rand(n,m)产生一个尺寸为 n*m 的矩阵,其元素按均匀分布随机取值于区间 0,1。 Randn(n,m)产生一个尺寸为 n*m 的矩阵,其元素服从标准正态分布(均值为零, 方差为 1) 。 Rand(size(a) )产生一个尺寸与 a 相同的均匀分布随机矩阵。 Randn(size(a) )产生一个与 a 相同的正态分布随机矩阵。 3.元素均匀分割命令 Linspace 函数 Linspace(a,b,N)产生一个 N 维矢量,N 个元素均
23、匀分割区间a,b,第 一个是 a,第二个是 b。 4.矩阵元素重排命令 Reshape Reshape(x,m,n)把矩阵 x 的元素重排列成 m*n 的矩阵形式,按逆时针方向取 数。 5.矩阵元素左右倒转 Fliplr Fliplr 可以把矩阵或向量倒置过来6。 (二)方便的绘图功能 MATLAB 提供了丰富的绘图功能。结合在基带系统中的仿真实验的需要,我们简要 介绍一下二维绘图函数的绘制方法。 1.二维绘图函数 plot 若 X、Y 是两个相同长度的矢量,函数 plot(X、Y)将激活一个图形窗口,并画出一 条以 X 为横坐标,以 Y 为纵坐标的曲线。例如: t=0:0.01:2*pi;
24、plot(t,sin(t) 即绘出函数 sin(t)在区间0,2*pi上的曲线。 使用 plot(X,Y)函数时若省略参数 X,MATLAB 将把 Y 中的元素的顺序作为横坐 标的坐标值。使用 plot 时也可加入另一个参数 S :plot(X,Y,S ) ,S 用来规定绘 图时使用的颜色和绘制方式。可以选择不同的线型如实线、虚线、点划线、波折线, 也可以不划线而用不同的标记标出点的位置。过程 S 的字符有两部分,第一部分是颜 色(用一个字符表示) ,第二部分是绘制方式(用一到二个字符表示) 。 表表 1 S 的定义图的定义图 X m紫色。画圈 e青色xX 标记 r红色+加号 g绿色*星号 b
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 基于 MATLAB 最佳 基带 传输 系统分析
链接地址:https://www.31doc.com/p-3283218.html