【文章內(nèi)容簡介】 （）該條件稱為奈奎斯特第一準則。它提供了一種檢驗一個給定的傳輸系統(tǒng)特性H(w) 是否產(chǎn)生碼間串擾的方法。基帶系統(tǒng)的總特性凡是能滿足此條件的，均能消除碼間串擾。奈奎斯特第一準則的物理意義是：將H(w)在w軸上以 為間隔切開，然后分段沿w軸平移到 區(qū)間內(nèi)，將它們進行疊加，其結果應當為一常數(shù)（不必一定是 ）。這一過程可以歸述為：一個實際的H(w)特性若能等效成一個理想低通濾波器，就可以實現(xiàn)無碼間串擾。 無碼間串擾的條件的傳輸特性的設計（1） 理想低通特性滿足奈奎斯特第一準則的H(w)有很多種，其中一種極限情況，就是H(w)為理想低通型，即 （） 沖激響應為（） 可以看出，h(t)在 時有周期性零點，當[1]發(fā)送序列的時間間隔為 時，正好利用了這些零點，只要接收端在 時間點上抽樣，就能實現(xiàn)無碼間串擾。還可以看出，對于帶寬為 的理想低通傳輸特性，若輸入數(shù)據(jù)以 波特的速率進行傳輸，則在抽樣時刻上不存在碼間串擾，此理想低通傳輸特性的帶寬稱為奈奎斯特帶寬。若高于 波特的碼元速率傳送時，將存在碼間干擾。此時，基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為 （）這是無碼間串擾條件下，基帶系統(tǒng)所能達到的極限情況。該系統(tǒng)無碼間串擾的最高傳輸速率（ 波特 ）稱為奈奎斯特速率。雖然理想的低通傳輸特性達到了基帶系統(tǒng)的極限傳輸速率和極限頻帶利用率，但這種特性在物理上無法實現(xiàn)。即使可以獲得相當逼近理想的特性，把它的沖激響應h(t) 作為傳輸波形仍然是不合適的。因為理想特性的沖激響應波形h(t) 的衰減振蕩幅度較大，定時稍有偏差，就會有嚴重的碼間串擾。所以理想低通傳輸特性的研究只具有理論指導意義。（2） 余弦滾降特性實際當中，不可能有絕對理想的基帶傳輸系統(tǒng)，這樣一來，不得不降低頻帶利用率，采用H(w)在滾降段中心頻率處呈奇對稱稱為“滾降”特性的低通濾波器作為傳輸網(wǎng)絡，[1]。常用的滾降特性是余弦滾降特性，只要滾降低通的幅頻特性以點C（fc,1/2）呈奇對稱，就必然滿足奈奎斯特第一準則，從而滿足無碼間串擾的條件。 余弦滾降特性圖顯然[1]，滾降系數(shù)越大，h(t)的拖尾衰減越快，對位定時要求越低，但是會使頻帶利用率降低。因此余弦滾降系統(tǒng)的最高頻帶利用率為 （） 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 二進制雙極性基帶系統(tǒng)對于二進制雙極性信號，設信源發(fā)送“1”碼概率為p(1)，發(fā)送“0”碼的概率為 p(0)， 若 ，則有 ，這時二進制雙極性基帶系統(tǒng)的總誤碼率為 （）可見，在發(fā)送概率相等，且在最佳門限電平下，雙極性基帶系統(tǒng)的總誤碼率僅依賴于信號峰值A和噪聲均方根植 的比值，而與采用什么樣的信號形式無關（這里的信號形式必須是能消除碼間干擾的）。且比值 越大， 就越小。 二進制單極性基帶系統(tǒng)對于單極性信號，當 時，則有 這時，單極性基帶系統(tǒng)的總誤碼率為 （） 比較雙極性基帶系統(tǒng)的誤碼率和單極性基帶系統(tǒng)的誤碼率，當比值 一定時，雙極性基帶系統(tǒng)的誤碼率比單極性的低，抗噪聲性能好。另外，在等概率的情況下，雙極性的最佳判決門限電平為0，與信號幅度無關，所以不隨著信道的特性改變而改變，能保持最佳狀態(tài)。單極性信號的最佳判決門限為 ，易隨著信道的特性改變而改變，導致誤碼率增大[7]。因而實際中，雙極性基帶系統(tǒng)比單極性基帶系統(tǒng)應用更廣泛。噪聲干擾及解決方案噪聲干擾：基帶信號沒有經(jīng)過調制就直接在含有加性噪聲的信道中傳輸，加性噪聲會疊加在信號上導致信號波形發(fā)生畸變。解決方案：①在接收端進行抽樣判決模塊；②匹配濾波，使得系統(tǒng)輸出信噪比最大。 眼圖眼圖是利用實驗手段方便地估計和改善（通過調整）系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形。在傳輸二進制信號波形時，示波器顯示的圖形像人的眼睛，故名“眼圖”。實際的基帶傳輸系統(tǒng)難免會因濾波器的設計誤差和信道特性變化產(chǎn)生碼間串擾，導致系統(tǒng)性能下降，這些因素造成的誤碼率不易計算，眼圖可以定性反映碼間串擾的大小和噪聲的大小，是評估系統(tǒng)性能的簡便方法。眼圖[1]的“眼睛”張開越大，并且眼圖越端正清晰，表示碼間串擾越小；反之，表示碼間串擾越大。當存在噪聲時，眼圖的線跡變成比較模糊的帶狀的線，噪聲越大，線條越粗，越模糊，“眼睛”張開的越小。注意，從圖形上不能觀察到隨機噪聲的全部形態(tài)，只能大致估計噪聲的強弱。眼圖還可以指示接收濾波器的調整，從而減少碼間串擾，改善系統(tǒng)性能。同時，還可以獲得很多與傳輸系統(tǒng)性能有關的信息。（1）在眼圖當中眼睛張開的最大處應該是最佳抽樣時刻。（2）定時誤差的靈敏度，由眼圖斜邊的斜率決定。斜率越大，表示系統(tǒng)對定時誤差越敏感。（3）在抽樣時刻，眼圖上下兩個分支的垂直高度，表示了最大信號受到外界噪聲干擾的畸大小。（4）眼圖中間水平位置表示的是判決門限電平。（5）在抽樣時刻，最佳判決門限至判決門限電平的距離表示相應電平的噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就可能發(fā)生錯誤判決。（6）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很大影響[1]1]。 眼圖模型3系統(tǒng)的仿真與分析 雙極性基帶信號與單極性信號相比，有許多優(yōu)點，比如定時信息豐富，抗干擾能力強，并且雙極性波形中，“0”和“1”等概出現(xiàn)時，無直流分量，適合在信道中傳輸，因此本次畢業(yè)設計選用了三種雙極性信號作為信源進行仿真。 雙相碼的系統(tǒng)模型設計雙相碼在理想環(huán)境下的系統(tǒng)模型由信源模塊、信道傳輸模塊、抽樣判決模塊和解碼模塊等組成。 （1）信源模塊：雙相碼基帶信源模塊由“Bernoulli Binary Generator”、“Pulse Generator”、“Unipolar to Bipolar Converter”、“Constant”、“Add”、“Product”等組成。（2）傳輸模塊：為了減小碼間干擾和噪聲干擾，雙相碼傳輸模塊由內(nèi)插函數(shù)“Upsample”、平方根升余弦發(fā)送濾波模塊“Raised Cosine Transmit Filter”、平方根升余弦接收濾波模塊“Raised Cosine Receive Filter”、“Sum”等組成。（3）抽樣判決和解碼模塊：利用“PulseGeneratorl、ProductRelayTriggered Subsystem、Downsample”構成抽樣判決電路，并通過“PulseGeneratorConstant、AddProduct2”模塊對接收到的曼徹斯特碼進行解碼。（4）在含有噪聲的環(huán)境下，依次分別將“Gaussian Noise Generator”(高斯噪聲)、“Rayleigh Noise Generator”(瑞利噪聲)、“Rician Noise Generator”(萊斯噪聲)三種噪聲接入傳輸模塊的“Sum”模塊。 雙相碼基帶傳輸系統(tǒng)設計總圖 雙相碼系統(tǒng)參數(shù)設置理想環(huán)境下參數(shù)設置（1）信源模塊參數(shù)設置：“Bernoulli Binary Generator”模塊里“sample time”設置為“1/1000”，“Probability of a zero”設置為“”，其他均為默認值?！癠nipolar to Bipolar Converter”模塊里“Mary number”設置為“2”，其他均為默認值?！癙ulse Generator”模塊里“Amplitude”設置為“2”，“Period (number of samples)”設置為“2”，“Pulse width (number of samples)”設置為“1”，“Phase delay”設置為“0” ，其他均為默認值?！癇ernoulli Binary Generator”生成單極性不歸零二進制碼，經(jīng)過 “Unipolar to Bipolar Converter”后變成雙極性碼，這為第一路信號?！癙ulse Generator”產(chǎn)生了 “2，0，2，0...”的碼序列，與常數(shù)1碼相加后生成“1，1，1，1...”雙極性碼。兩路信號通過相乘器“Product”，生成雙相碼。（2）傳輸模塊參數(shù)設置：“DiscreteFilter”根升余弦傳輸濾波器模塊里的“Numerator”設置為“rcosine(2000,10000,39。fir/sqrt39。,10)”，“Sample time”設為“1/10000”，其他為默認值?！癠psample”模塊里“Upsample factor”設為“10”，其他為默認值。DiscreteFilter根升余弦接收濾波器與傳輸濾波器匹配，故其參數(shù)設置模塊相同。（3）抽樣判決及解碼模塊參數(shù)設置：“Pulse Generatorl”模塊里“Amplitude”設為“1”，“Period”設為“10”，“Pulsewidth”設為“1”，“Sample time”設為“1/10000”，其他為默認值。雙極性信號的判決門限一般都設置為0，則“Relay2”判決模塊里“Switchonpoint”和“Switch offpoint”都設為“0”，“Outputwhenon”設為“1”，“Outputwhenoff”設為“1”，當采樣點的幅值大于0則判為1，小于0則判為1，其他為默認值。“Downsample”模塊里“Downsamplefactor”設為“10”，其他為默認值。曼徹斯特碼解碼模塊與編碼模塊設置相同。兩路雙極性信號成為乘法器Product的輸入，相乘后的結果是：第1路不歸零碼的（+11）碼與第2路(+11)碼相乘得到+1碼，第1路（1+1）碼與第2路(+11)碼相乘得到1碼，這就對曼徹斯特碼進行了解碼。噪聲環(huán)境下參數(shù)設置 “Gaussian Noise Generator”(高斯噪聲)：“Variance”，“Initial seed”設置為41，“Sample time”設置為1/1000，要對比三種噪聲對系統(tǒng)性能的影響，則“Rayleigh Noise Generator”(瑞利噪聲)和“Rician Noise Generator”(萊斯噪聲)的參數(shù)設置與高斯噪聲相同。 雙相碼系統(tǒng)的仿真結果及分析雙相碼系統(tǒng)在高斯噪聲下輸出波形和收發(fā)端的頻譜圖。（a）雙相碼系統(tǒng)在高斯噪聲下的波形圖 （b）發(fā)送端的頻譜 （c）接收端的頻譜 系統(tǒng)在高斯噪聲下輸出波形和收發(fā)端的頻譜圖雙相碼系統(tǒng)在瑞利噪聲下輸出波形和收發(fā)端的頻