【正文】 munication: the digital band transmission munication systems, digital baseband transmission munication digital signal unmodulated occupied from zero frequency or low frequency start, called digital baseband signal。 without a carrier modulation transmission systems and direct digital baseband signal, called a digital baseband signal transmission transmission mon pattern: AMI code (mark bipolar encoding), HDB3 code (thirdorder highdensity bipolar code), bipolar code, differential duplex code, Miller code, CMI code (Mark Inversion code), block main contents are designed digital baseband transmission system using MATLAB software simulation, the preparation of various patterns generated code to get the error rate of various patterns of power spectrum curve, programmed to calculate baseband digital signal transmission system, programming the baseband signal transmission scrambling and descrambling. Key words: Digital baseband transmission system 。 Baseband transmission code 。 MATLAB simulation 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 27 頁 1 緒論 數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，例如數(shù)字移動(dòng)通信、數(shù)字衛(wèi)星通信、數(shù)字電視廣播、數(shù)字光纖通信、數(shù)字微波通信、數(shù)字視頻通信、多媒體通信等等。數(shù)字通信系統(tǒng)主要的兩種通信模式 :數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)，數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸?shù)膶ο笸ǔＪ嵌M(jìn)制數(shù)字信號(hào)，它可能是來自計(jì)算機(jī)、電傳打字機(jī)或其它數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字脈沖，也可能是來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼調(diào)制（ PCM）信號(hào)。這些二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的頻帶范圍通常從直流和低頻開始，直到某一頻率 fm，我們稱這種信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)。在某些有線信道中，特別是在 傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以不經(jīng)過調(diào)制和解調(diào)過程在信道中直接傳送，這種不使用調(diào)制和解調(diào)設(shè)備而直接傳輸基帶信號(hào)的通信系統(tǒng)，我們稱它為基帶傳輸系統(tǒng)。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號(hào)則必須經(jīng)過 調(diào)制過程，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應(yīng)地，在接收端必須經(jīng)過解調(diào)過程才能恢復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)，我們把這種包括了調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)。一種不搬移基帶信號(hào)頻譜的傳輸方式，未對載波調(diào)制的待傳信號(hào)稱為基帶信號(hào)，它所占的頻帶稱為基帶，基帶的高限頻率與低限頻率之比通常 遠(yuǎn)大于 1。由信號(hào)源產(chǎn)生或形成的數(shù)字信號(hào)都有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是它的頻譜都是從零頻或零頻附近開始一直擴(kuò)展到很寬，這種信號(hào)稱為數(shù)字基帶信號(hào)。 實(shí)際中，基帶傳輸不如頻帶傳輸應(yīng)用廣泛，但對基帶傳輸?shù)难芯咳匀挥蟹浅Ｖ匾? 意義。這是因?yàn)椋菏紫龋瑪?shù)字基帶系統(tǒng)在進(jìn)程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛；其次，數(shù)字基 帶系統(tǒng)的許多問題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題；然后， 隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，基帶傳輸 也有迅速發(fā)展的趨勢，它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸；最后，在理論上，任何一個(gè)線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以有一個(gè)等效的基 帶載波調(diào)制系統(tǒng)所代替。因此，很有必要對基帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行綜合系統(tǒng)的分析。 2 MATLAB 軟件介紹 美國 MATHWORK 公司于 1967 年推出了 “ Matrix Laboratory” （縮寫為 MATLAB）軟件包，不斷更新和擴(kuò)充。它是一種功能強(qiáng)、效率高便于進(jìn)行科學(xué)和工程計(jì)算的交互式南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 27 頁 軟件包。其中包括：一般數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理、建模和系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應(yīng)用程序。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué) ,工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完相同 的事情簡捷得多。在新的版本中也加入了對 C， FORTRAN， c++ ， JAVA 的支持?？梢灾苯诱{(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用 ， MATLAB 的基礎(chǔ)是矩陣計(jì)算，但是由于他的開放性，并且 mathwork 也吸收了像 maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。 當(dāng)前流行的 MATLAB 包括擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox)。工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包。功能工具包用來擴(kuò)充MATLAB 的符號(hào)計(jì)算，可視化建模仿真，文字處理 及實(shí)時(shí)控制等功能。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包，控制工具包，信號(hào)處理工具包，通信工具包等都屬于此類。 Matlab 的優(yōu)勢和特點(diǎn)： （ 1） 友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境 （ 2） 簡單易用的程序語言 （ 3） 強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 （ 4） 出色的圖形處理功能 （ 5） 應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 （ 6） 實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái) （ 7） 應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面） MATLAB 工具有很強(qiáng)的仿真能力可以仿真 NR 碼、 NRZ 碼、 AMI 碼、 HDB3碼等各種編碼及分析其功率譜。同時(shí)可以仿真通信系統(tǒng)的應(yīng)用。 3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 概述 通信的根本任務(wù)是遠(yuǎn)距離傳輸信息 ，準(zhǔn)確地傳輸數(shù)字信息是數(shù)字通信中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對象通常是二進(jìn)制數(shù)字信息。它可能是來自計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)或其他數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字代碼，也可能來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼信號(hào)。數(shù)字南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 27 頁 信息在一般情況下可以表示為一個(gè)數(shù)字序列： … ， a2?, a1?,a0,a1,a2,…, an,… 簡記為｛ an｝。 an是數(shù)字序列的基本單元，稱為碼元。每一個(gè)碼元只能取 離散的有限個(gè)值，例如在二進(jìn)制中， an取 0 或 1 兩個(gè)值；在 M 進(jìn)制中， an取 0， 1， 2， ? ，M1 等 M 個(gè)值，或者取二進(jìn)制碼的 M 種排列。 由于碼元只有有限個(gè)可能取值，所以通常用不同幅度的脈沖表示碼元的不同取值，例如 用幅度為 A 的矩形脈沖表示 1，用幅度為 A 的矩形脈沖表示為 0。這種脈沖信號(hào)被稱為數(shù)字基帶信號(hào)，這是因?yàn)樗鼈兯紦?jù)的頻帶通常從直流和低頻開始。 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中所傳輸?shù)耐ǔＪ嵌獢?shù)字信號(hào)。設(shè)計(jì)數(shù)字傳輸系統(tǒng)要考慮的基本想法是選擇一組有限個(gè)離散的波形來表示數(shù)字信息。這些離散波形可以是載波進(jìn)行調(diào)制后的波形 ,也可以是不經(jīng)過調(diào)制的不同電平信號(hào)。來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號(hào)，或者是來自模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后的 PCM 碼組， ΔM序列等等都是基帶數(shù)字信號(hào)。 這些信號(hào)往往包含豐富的低頻分量。有些場合可以不經(jīng)過載波調(diào)制和解調(diào)過程而直接 傳輸，稱為基帶傳輸。 系統(tǒng)基帶波形被脈沖變換器變換成適應(yīng)信道傳輸?shù)拇a型后，就送入信道，一方面受到信道特性的影響，使信號(hào)產(chǎn)生畸變；另一方面信號(hào)被信道中的加性噪聲所疊加，造成信號(hào)的隨即畸變。因此，在接收端必須有一個(gè)接收濾波器，使噪聲盡可能受到抑制，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在安排一個(gè)有限整形器和抽樣判決器組成的識(shí)別電路，進(jìn)一步排除噪聲干擾和提取有用信號(hào)。對于抽樣判決，必須有同步信號(hào)提取電路。在基帶傳輸中，主要采用位同步。同步信號(hào)的提取方式采用自同步方式（直接法）。同步系統(tǒng)性能的好壞將直接影響通信質(zhì)量的好壞，甚至?xí)?響通信能否正常進(jìn)行。 數(shù)字基帶系統(tǒng)的簡介 基帶傳輸包含著數(shù)字通信技術(shù)的許多問題，頻帶傳輸是基帶信號(hào)調(diào)制后再傳輸?shù)?，因此頻帶傳輸也存在基帶問題?；鶐鬏?shù)脑S多問題，頻帶傳輸同樣須考慮。如果把調(diào)制與解調(diào)過程看作是廣義信道的一部分，則任何數(shù)字傳輸系統(tǒng)均可等效為基帶傳輸系統(tǒng)。理論上還可證明，任何一個(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以由一個(gè)等效的基帶傳輸系統(tǒng)來代替。數(shù)字基帶系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 27 頁 信道信號(hào)形成器：基帶傳輸系統(tǒng)的輸入是由終端 設(shè)備或編碼器產(chǎn)生的脈沖序列，它不一定適合直接在信道中傳輸。信道信號(hào)形成器的作用就是把原始基帶信號(hào)變換成適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)，這種變換主要是通過碼型變換和波形變換來實(shí)現(xiàn)的，其目的是與信道匹配，便于傳輸，減小碼間串?dāng)_，利于同步提取和抽樣判決。 信道： 允許基帶信號(hào)通過的媒質(zhì)。信道的傳輸特性通常不滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，恒參信道如（明線、同軸電纜、對稱電纜、光纖通道、無線電視距中繼、衛(wèi)星中繼信道）對信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕蔷€形畸變；隨參信道如（短波電離層反射、對流層散射信道等）對信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕蓄l率彌散現(xiàn)象（多徑傳 播）、頻率的選擇性衰落。信道的線性噪聲和加性噪聲的影響。 在通信系統(tǒng)的分析中，常常把噪聲 n(t)等效，集中在信道中引入。 接收濾波器：主要作用是濾除帶外噪聲，對信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。 抽樣判決器：它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在由位定時(shí)脈沖控制的特殊點(diǎn)對接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。 自同步法的同步提取電路：有兩部分組成，包括非線型變換處理電路和窄帶濾波器或鎖相環(huán)。非線型變換處理電路的作用是使接收信號(hào)或解調(diào)后的數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過非線型變換處理電路后含有位同步 分量或位同步信息。窄帶濾波器或鎖相環(huán)的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號(hào)。 信道信號(hào)形成器 信道 接收 濾波