【正文】 10084032沈陽工程學院畢業(yè)論文 第 2 章 基帶傳輸系統(tǒng) 11 3. 采用同步復(fù)用方式，使網(wǎng)絡(luò)中上下支路信號變得十分簡單由于低速 SDH信號是以字節(jié)間插方式復(fù)用進高速 SDH信號的幀結(jié)構(gòu)中的，這樣就使低速 SDH信號在高速 SDH信號的幀中的位置是固定的、有規(guī)律的，也就是說可預(yù)見的。 3. 環(huán)型 網(wǎng) :網(wǎng)上任何一個網(wǎng)元節(jié)點都不對外開放的網(wǎng)絡(luò)拓撲形式。段開 銷中大量的備用通道增強了 SDH網(wǎng)的可擴展性。 (2) 對定時誤差的靈敏度，由斜邊斜率決定，斜率越大，對定時誤差就越靈敏。即傳輸數(shù)字信號所要求的信道帶寬應(yīng)是該信號傳輸速率的一半 BW=fc=Rb/2=1/2T 當滿足這一條件時，其它碼元的拖尾振幅在對應(yīng)于某一碼元響應(yīng)的最大值處剛好為零。為了消除或減小這些干擾，必須合理地設(shè)計基帶傳輸系統(tǒng)，為此先對系統(tǒng)特性和信號波形進行討論。正常情況下，序列中不會出現(xiàn) ―10‖碼組，且 ―? ‖和 ―11‖碼組連續(xù)出現(xiàn)的情況也不會發(fā)生，這種相關(guān)性可以用來檢測因干擾而產(chǎn)生的部分錯碼。 圖 曼徹斯特碼和 CMI 碼波形 這種碼在每個碼元的中心部位都發(fā)生電平跳變，因此有利于定時同步信號的提 取，而且定時分量的大小不受信源統(tǒng)計特性的影響。再將所有的 1 變?yōu)?+1 后，便可恢復(fù)原始信息代碼。 為了使附加 V 碼后的序列中仍不含直流分量，必須保證相鄰的 V 碼極性交替。 AMI 碼的功率譜如圖 ，為便于比較，圖中還畫出了 NRZ 及 HDB3碼的功率譜。 (6) 碼型變換設(shè)備簡單，容易實現(xiàn) 。 碼波形變換器發(fā)送 濾波器基帶數(shù)字信號輸入 信道干擾接收 濾波器 均衡器取樣 判決器基帶數(shù)字信號輸入取樣定時沈陽工程學院畢業(yè)論文 第 2 章 基帶傳輸系統(tǒng) 4 接收濾波器：它的主要作用的濾除帶外噪聲，對信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。當信號經(jīng)過信道時，由于信道特性不理想及噪聲的干擾，使信號受到干擾而變形。設(shè)置觀察窗口，分析數(shù)據(jù)和波形。 Matlab 是當今最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一，它以強大的科學計算與可視化功能、簡單易用、開放式可擴展環(huán)境，特別是所附帶的 30 多種面向不同領(lǐng)域的工具箱支持，使得它在許多科學領(lǐng)域中成為計算機輔助設(shè)計和分析、算法研究和應(yīng)用開發(fā)的基本工具和首選平臺。 Matlab 是一種編程語言和可視化工具，它能對數(shù)據(jù)以圖形的方式顯示出來，使數(shù)據(jù)間的關(guān)系明了?，F(xiàn)代計算機科學技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)研發(fā)出了新一代的可視化的仿真軟件。還著重的研究基于 Matlab 語言的數(shù)字基帶傳輸特性，通過 Matlab 設(shè)計并仿真基帶系統(tǒng)，在比較實測系統(tǒng)與理論研究的基 礎(chǔ)上 加深了對基帶傳輸特性的理解。 本文主要研究通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) ——數(shù)字 基 帶 傳輸，主要包括 基 帶 系統(tǒng)的組成、傳輸?shù)姆绞郊盁o碼間串 擾條件的特性研究。這樣尖銳對立的兩個方面的要求，只有通過使用強大的計算機輔助分析設(shè)計技術(shù)和工具才能實現(xiàn)。在 通信 領(lǐng)域通常利用 Simulink建立通信網(wǎng)絡(luò)的 簡化模型并連接成系統(tǒng)即可直接進行控制器的設(shè)計和仿真?？梢灾苯诱{(diào)用 ,近些年來隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信號處理、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)的突飛猛進，系統(tǒng)仿真技術(shù)的研究力度也在不斷加大，發(fā)展速度不斷加快，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。包括信號生成、編碼器、誤碼率的分析、眼圖的分析、 無碼間干擾基帶系統(tǒng)的抗噪性能 、 多 徑傳播與信道均衡 主要對通信性能分析比較。 圖 基帶傳輸系統(tǒng)模型 基帶傳輸系統(tǒng)的輸入信號是由終端設(shè)備編碼器產(chǎn)生的脈沖序列，為了使這種脈沖序列適合于信道的傳輸，一般要經(jīng)過碼型變換器，碼型變換器把二進制脈沖序列變?yōu)殡p極性碼（ AMI 碼或 HDB3 碼），有時還要進行波形變換，使信號在基帶傳輸系 統(tǒng)內(nèi)減小碼間干擾。信道的線性噪聲和加性噪聲的影響。 (5) 基帶信號的傳輸碼型應(yīng) 具有誤碼檢測能力 。 圖 AMI 碼波形 由 AMI 碼的編碼規(guī)則可以看出，由于 +1 和 1 各占一半，因此，這種碼中無直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，信號的能量主要集中在 fT/2 處，其中 fT為碼元速率。顯然，這個碼破壞了 ―極性交替反轉(zhuǎn) ‖的規(guī)則，因而稱其為破壞碼，用符號 V 表示 (即 +1 記為 +V， 1 記為 V)。從編碼過程中可以看出，每一個 V 碼總是與其前一個非 0 碼 (包括 B 碼在內(nèi) )同極性，因此從收到的碼序列中可以很容易地找到破壞點 V 碼，于是可斷定 V 碼及其前 3 個碼都為 0 碼。曼徹斯特碼用一個周期的方波來代表碼元 ―1‖，而用它的反相波形來代表碼元 ―0‖。這是因為， CMI 碼中的 ―l‖碼相當于用交替的 ―? ‖和 ―11‖兩值碼組表示，而 ―0‖碼則固定地用―01‖碼組表示。此外，信號在傳 輸過程中受信道加性噪聲的影響，還會使接收波形疊加上隨機干擾，造成接收端判決時發(fā)生誤碼。上述條件是傳輸數(shù)字信號的一個重要準則，通常稱為奈奎斯特第一準則 。 眼圖可以定性反映碼間串擾的大小和噪音的大小，通過上述模型可以獲得以下信息： (1) 最佳抽樣時刻應(yīng)選擇在眼圖中眼睛張開的最大處。 SDH通過多種沈陽工程學院畢業(yè)論文 第 2 章 基帶傳輸系統(tǒng) 9 容器 C和虛容器 VC以及級聯(lián)的復(fù)幀結(jié)構(gòu)的定義，使其可支持多種電路層的業(yè)務(wù)，如各種速率的異步數(shù)字系列、 DQDB、 FDDI、 ATM等，以及將來可能出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)。 2. 星 型 網(wǎng) : 此種網(wǎng)絡(luò)拓撲是將網(wǎng)中一網(wǎng)元 作 為特殊節(jié)點與其他各網(wǎng)元節(jié)點相連，其他各網(wǎng)元節(jié)點互不相連。 圖 不同廠商的 SDH設(shè)備互通 2. SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的用于運行維護 （ OAM） 功能的開銷字節(jié) 開銷字節(jié)的應(yīng)用使網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控 、檢測故障等能力和維護的自動化程度得到大大 加強， SDH幀結(jié)構(gòu)如圖 。如果在接收濾波器 R(ω)之后插入一個橫向濾波器，其沖激響應(yīng)為 式中， CX 取決于H(ω)，則理論上可以消除碼間干擾。通過反復(fù)調(diào)整各個增益放大器的 Ci,使眼圖的眼 張開最大為止。二進制數(shù)字基帶脈沖序列波形如圖 所示，該隨機序列可用下式表示 ? ? ? ?knS t g t n T?? ? ???? () 圖 二進制數(shù)字 基帶脈沖序列波形 式中， ? ? ? ?? ?1k 2g t ,gt g t 1P P??? ? ???以 概 率 出 現(xiàn)， 以 概 率 出 現(xiàn) () 這里用 g1(t)和 g2(t)分別表示碼元符號的 0 和 1， T 為碼元的寬度。對連續(xù)譜來說，由于代表碼元符號的 g1(t)和 g2(t)不能完全相同，故 ? ? ? ?12G f G f? ，因而連續(xù)譜 總是存在的。 部分響應(yīng)系統(tǒng) 部分響應(yīng)編碼方法又稱為波形的相關(guān)編碼法。 數(shù)字信號的最佳接收 通信系統(tǒng)的信道特性不理想及信道噪聲的存在，直接影響接收系統(tǒng)的性能，而一個通信系統(tǒng)的質(zhì)量優(yōu)劣在很大程度上取決于接收系統(tǒng)的性能。根據(jù)匹配濾波器的沖擊響應(yīng)和輸入信號的關(guān)系，可以很方便的求的 ??ht ，然后根據(jù) ??ht 的波形對它進行傅立葉變換求出 ? ?Hf。對多數(shù)科學工作者而言，同時具備這兩方面技能有一定困難。實踐證明，你可在幾十分鐘的時間內(nèi)學會 Matlab 的基礎(chǔ)知識，在短短幾個小時的使用中就能初步掌握它 .從而使你能夠進行高效率和富有創(chuàng)造性的計算。 3. Matlab 語言，其使用方便靈活，它不僅具有條件控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮纫话愠绦蛘Z言特性，而且更有利于矩陣和數(shù)組的操作和運算。 (3) 是當前目錄瀏覽器，位于 Matlab 桌面的左上側(cè)，默認為前臺顯示。第二種格式可以顯示出具體目錄所包含的命令和函數(shù)，或者具體的命令、函數(shù)、符號和某個主題的詳細信息。 M文件使用 Matlab語言編寫的文件，其擴展名為 .m，可以用 Matlab的 M文件編輯器生成。 Matlab 語言與其它語言相比，較好地解決了上述問題，把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體。因此， Matlab 語言也可通俗地稱為演算紙式科學算法語言由于它編寫簡單，所以編程效率高，易學易懂。 4． Matlab 的運行方式 Matlab有兩種運行方式，即命令運行方式和 M文件運行方式。 2． Matlab 的幫助系統(tǒng) Matlab提供了強大而完善的幫助系統(tǒng)，包括命令行幫助、聯(lián)機幫助和演示幫助。而編譯器不但可以把純 M 文件（ Matlab 語言的源代碼）編譯成獨立應(yīng)用程序可以脫離 Matlab 環(huán)境而獨立運行。 MATLAB 系統(tǒng)組成 Matlab 系統(tǒng)以 Matlab 為 核心，由一系列相關(guān)軟件構(gòu)成。其中包括：一般數(shù)值分析、矩陣運算、數(shù)字 信號處理、建模和系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應(yīng)用程序，并集應(yīng)用 程序和圖形 便于使用的集成環(huán)境中。 4. 最大信噪比僅與信號能量及白噪聲的功率譜密度有關(guān)，與信號波形無關(guān)。 匹配濾波器的 傳遞函數(shù) 發(fā) 相 加 發(fā)送 濾波 信道 接收 濾波 模 2 判斷 Tb + 收 抽樣脈沖 沈陽工程學院畢業(yè)論文 第 2 章 基帶傳輸系統(tǒng) 15 ? ? ? ?H f kS f? () 式中 ， ? ?Hf——匹配濾波器的幅度特性； ? ?Sf——信號的振幅譜。部分響應(yīng)技術(shù)在高速、大容量傳輸系統(tǒng)中得到推廣和應(yīng)用。 分析數(shù)字信號的脈沖序列碼的功率譜可以知道信號功率的分布，根據(jù)主要功率集中在哪個頻段，可以確定信號帶寬，進而考慮信道帶寬和傳輸網(wǎng)絡(luò)（濾波器、均衡器）的傳輸特性。對該隨機序列的功率譜分析采用另一種簡便的方法：根據(jù)功率譜的定義，先截取序列的有限項，然后用求極限的方法得到序列的功率譜密度函數(shù) Ps(f)。對于隨機序列信號，只能用統(tǒng)計的方法分析它的功率譜密度函數(shù)。 一般來說，橫向濾波器插入在基帶系統(tǒng)的接收濾波器和判決器之間。 4. SDH傳輸體制具有很好的兼容性 當組建 SDH傳輸網(wǎng)時，可以用 SDH網(wǎng)傳送原有的 PDH業(yè)務(wù)。在電力通信網(wǎng)中，應(yīng)用最多的網(wǎng)絡(luò)拓撲是鏈型、環(huán)型 和環(huán)鏈組合，可構(gòu)成更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。 SDH 的這些優(yōu)勢使它成為寬帶業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的基礎(chǔ)傳輸網(wǎng) [3]。 (5) 對于信號過零點取平均來得到定時信息的接收系統(tǒng)，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區(qū)域的大小，表示零點位置的變動范圍，這個變動范圍的大小對提取定時信息有重要影響。 滾降系數(shù)： a=[(fc+fa)fc]/fc 用滾降低通作為 傳輸網(wǎng)絡(luò)時，實際占用的頻帶展寬了，則傳輸效率有所下降，當 a=100%時，傳輸效率即頻帶利用率只有 1(b/s)從理論上說，只要合理地設(shè)計系統(tǒng)的傳輸特性，碼間串擾是可以消除的；但對隨機噪聲來說，只能盡量減小其影響 ，不能完全消除。 (5) 4B3T 碼 4B3T 碼是 1B/1T 碼的改進型，它把 4 個二進制碼元變換為 3 個三進制碼元。 (4) CMI 碼 CMI 碼稱為傳號反轉(zhuǎn)碼。因此， HDB3碼是目前實際系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的碼型。 例如： 碼元序列： 1 0000 101 0000 1 000 0 11 AMI 碼： +1 0000 10+1 0000 1 000 0 +11 HDB3碼： +1 000+V 10+1 B00V +1 000+V 1+1 上例中，第 1 個 V 碼和第 2 個 V 碼之間，有 2 個非 0 碼 (偶