基于MATLAB的数字基带传输系统的仿真-课程设计

为便于在接收端提取位定时信号, 在传输中使用了含有丰富定时信息的Manchester码, Manchester 编码器和解码器就完成码变换的功能, 编码规则为1→+ 1-1; 0→-1+ 1[ 2] . (6)定时脉冲和同步提取

用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号提取，位定时的准确与否直接影响判决效果。

二、升余弦滚降基带传输系统 1）升余弦滚降基带传输系统介绍

理想低通特性的基带系统具有很大的频带利用率。但实际上理想低通系统在应用中存在两个问题：一是实现极其困难，二是理想冲击响应h（t）的”拖尾”很长，衰减很慢，当定时存在偏差时，可能出现严重的码间串扰。实际使用中采用余弦频谱特性的系统，其系统传输特性如下：

?TS?1-α???0?|?|?TSTS?π???TS? H(ω ?) ???1?sin?-ω?????1-α???1?α?2α?TS???|?|??2?TSTS?0 ??1?α??|?|?Tsα=0时，是前面所描述的理想低通系统。α=1时，就是升余弦频谱特性，H（ω）可以表示为

?Ts??Ts?1?cos??? H(?)??2? 2?

2??0|?|??Ts其中α称为滚降系数。用来描述滚降程度。Ts为系统的输入数据的符号间隔。 2）眼图的介绍

眼图是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称 为 “眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱。“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰，“眼睛”将张开得更小。与无

|?|?2?Ts码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正。噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。

（1）最佳抽样时刻应在 “眼睛” 张开最大的时刻。

（2）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大，对定时误差就越灵敏。 （3）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。 （4）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。

（5）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的 噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。

（6）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区 域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影 响。

图3 眼图

第二部分 直接用MATLAB编程仿真

一、升余弦滚降系统仿真 1）余弦滚降系统仿真源程序

% 数字基带信号传输 码间串扰 升余弦滚降系统的频谱及其时域波形 % 文件名 szjd.m a=0,0.5,2 Ts=1;

N=17; dt=Ts/N;

df=1.0/(20.0*Ts); t=-10*Ts:dt:10*Ts; f=-2/Ts:df:2/Ts; a=[0,0.5,2]; for n=1:length(a) for k=1:length(f)

if abs(f(k))>0.5*(1+a(n))/Ts Xf(n,k)=0;

elseif abs(f(k))<0.5*(1-a(n))/Ts Xf(n,k)=Ts; else

Xf(n,k)=0.5*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))-0.5*(1-a(n))/Ts))); end; end;

xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(1-4*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps); end

subplot(211); plot(f,Xf); axis([-1 1 0 1.2]); xlabel('f/Ts');

ylabel('升余弦滚降系统的频谱'); legend('α=0','α=0.5','α=2'); subplot(212); plot(t,xt);

axis([-10 10 -0.5 1.1]); xlabel('t');

ylabel('升余弦滚降系统的时域波形'); legend('α=0','α=0.5','α=2'); 2）余弦滚降系统仿真图形

10.80.60.40.20 -1-0.8-0.6-0.4-0.20f/Ts0.20.40.60.81 α=0α=0.5α=2α=0α=0.5α=2升余弦滚降系统的时域波形升余弦滚降系统的频谱10.50-0.5 -10-8-6-4-20t2468103)仿真结果分析

在上述运行结果中我们可以看出，频域波形在滚降段中心频率处呈奇对称特性，满足奈 奎斯特第一准则。图可证明，滚降系数越大，超出奈奎斯特带宽的扩展量越大，要求带宽增大。

时域波形中，滚降系数越大，波形的拖尾衰减越快，对位定时精度要求越低。

第三部分 利用Simulink工具箱进行仿真

一、升余弦滚降系统眼图仿真 1） 升余弦滚降系统眼图源程序 % 数字基带信号波形及其眼图 % 文件名：eyee.m

x=randint(3000,1,2); %产生3000行一列的二进制随机数x