【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （）該條件稱(chēng)為奈奎斯特第一準(zhǔn)則。它提供了一種檢驗(yàn)一個(gè)給定的傳輸系統(tǒng)特性H(w) 是否產(chǎn)生碼間串?dāng)_的方法?；鶐到y(tǒng)的總特性凡是能滿(mǎn)足此條件的，均能消除碼間串?dāng)_。奈奎斯特第一準(zhǔn)則的物理意義是：將H(w)在w軸上以 為間隔切開(kāi)，然后分段沿w軸平移到 區(qū)間內(nèi)，將它們進(jìn)行疊加，其結(jié)果應(yīng)當(dāng)為一常數(shù)（不必一定是 ）。這一過(guò)程可以歸述為：一個(gè)實(shí)際的H(w)特性若能等效成一個(gè)理想低通濾波器，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_。 無(wú)碼間串?dāng)_的條件的傳輸特性的設(shè)計(jì)（1） 理想低通特性滿(mǎn)足奈奎斯特第一準(zhǔn)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(yīng)為（） 可以看出，h(t)在 時(shí)有周期性零點(diǎn)，當(dāng)[1]發(fā)送序列的時(shí)間間隔為 時(shí)，正好利用了這些零點(diǎn)，只要接收端在 時(shí)間點(diǎn)上抽樣，就能實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_。還可以看出，對(duì)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(jìn)行傳輸，則在抽樣時(shí)刻上不存在碼間串?dāng)_，此理想低通傳輸特性的帶寬稱(chēng)為奈奎斯特帶寬。若高于 波特的碼元速率傳送時(shí)，將存在碼間干擾。此時(shí)，基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為 （）這是無(wú)碼間串?dāng)_條件下，基帶系統(tǒng)所能達(dá)到的極限情況。該系統(tǒng)無(wú)碼間串?dāng)_的最高傳輸速率（ 波特 ）稱(chēng)為奈奎斯特速率。雖然理想的低通傳輸特性達(dá)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(wú)法實(shí)現(xiàn)。即使可以獲得相當(dāng)逼近理想的特性，把它的沖激響應(yīng)h(t) 作為傳輸波形仍然是不合適的。因?yàn)槔硐胩匦缘臎_激響應(yīng)波形h(t) 的衰減振蕩幅度較大，定時(shí)稍有偏差，就會(huì)有嚴(yán)重的碼間串?dāng)_。所以理想低通傳輸特性的研究只具有理論指導(dǎo)意義。（2） 余弦滾降特性實(shí)際當(dāng)中，不可能有絕對(duì)理想的基帶傳輸系統(tǒng)，這樣一來(lái)，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(duì)稱(chēng)稱(chēng)為“滾降”特性的低通濾波器作為傳輸網(wǎng)絡(luò)，[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(diǎn)C（fc,1/2）呈奇對(duì)稱(chēng)，就必然滿(mǎn)足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，從而滿(mǎn)足無(wú)碼間串?dāng)_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(duì)位定時(shí)要求越低，但是會(huì)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(jìn)制雙極性基帶系統(tǒng)對(duì)于二進(jìn)制雙極性信號(hào)，設(shè)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(shí)二進(jìn)制雙極性基帶系統(tǒng)的總誤碼率為 （）可見(jiàn)，在發(fā)送概率相等，且在最佳門(mén)限電平下，雙極性基帶系統(tǒng)的總誤碼率僅依賴(lài)于信號(hào)峰值A(chǔ)和噪聲均方根植 的比值，而與采用什么樣的信號(hào)形式無(wú)關(guān)（這里的信號(hào)形式必須是能消除碼間干擾的）。且比值 越大， 就越小。 二進(jìn)制單極性基帶系統(tǒng)對(duì)于單極性信號(hào)，當(dāng) 時(shí)，則有 這時(shí)，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(dāng)比值 一定時(shí)，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(mén)限電平為0，與信號(hào)幅度無(wú)關(guān)，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(hào)的最佳判決門(mén)限為 ，易隨著信道的特性改變而改變，導(dǎo)致誤碼率增大[7]。因而實(shí)際中，雙極性基帶系統(tǒng)比單極性基帶系統(tǒng)應(yīng)用更廣泛。噪聲干擾及解決方案噪聲干擾：基帶信號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制就直接在含有加性噪聲的信道中傳輸，加性噪聲會(huì)疊加在信號(hào)上導(dǎo)致信號(hào)波形發(fā)生畸變。解決方案：①在接收端進(jìn)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(shí)驗(yàn)手段方便地估計(jì)和改善（通過(guò)調(diào)整）系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。在傳輸二進(jìn)制信號(hào)波形時(shí)，示波器顯示的圖形像人的眼睛，故名“眼圖”。實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)難免會(huì)因?yàn)V波器的設(shè)計(jì)誤差和信道特性變化產(chǎn)生碼間串?dāng)_，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，這些因素造成的誤碼率不易計(jì)算，眼圖可以定性反映碼間串?dāng)_的大小和噪聲的大小，是評(píng)估系統(tǒng)性能的簡(jiǎn)便方法。眼圖[1]的“眼睛”張開(kāi)越大，并且眼圖越端正清晰，表示碼間串?dāng)_越?。环粗?，表示碼間串?dāng)_越大。當(dāng)存在噪聲時(shí)，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(kāi)的越小。注意，從圖形上不能觀察到隨機(jī)噪聲的全部形態(tài)，只能大致估計(jì)噪聲的強(qiáng)弱。眼圖還可以指示接收濾波器的調(diào)整，從而減少碼間串?dāng)_，改善系統(tǒng)性能。同時(shí)，還可以獲得很多與傳輸系統(tǒng)性能有關(guān)的信息。（1）在眼圖當(dāng)中眼睛張開(kāi)的最大處應(yīng)該是最佳抽樣時(shí)刻。（2）定時(shí)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(duì)定時(shí)誤差越敏感。（3）在抽樣時(shí)刻，眼圖上下兩個(gè)分支的垂直高度，表示了最大信號(hào)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(mén)限電平。（5）在抽樣時(shí)刻，最佳判決門(mén)限至判決門(mén)限電平的距離表示相應(yīng)電平的噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過(guò)它就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。（6）對(duì)于信號(hào)過(guò)零點(diǎn)取平均來(lái)得到定時(shí)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(diǎn)位置的變動(dòng)范圍，這個(gè)變動(dòng)范圍的大小對(duì)提取定時(shí)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(hào)與單極性信號(hào)相比，有許多優(yōu)點(diǎn)，比如定時(shí)信息豐富，抗干擾能力強(qiáng)，并且雙極性波形中，“0”和“1”等概出現(xiàn)時(shí)，無(wú)直流分量，適合在信道中傳輸，因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用了三種雙極性信號(hào)作為信源進(jìn)行仿真。 雙相碼的系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)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(gòu)成抽樣判決電路，并通過(guò)“PulseGeneratorConstant、AddProduct2”模塊對(duì)接收到的曼徹斯特碼進(jìn)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(shè)計(jì)總圖 雙相碼系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置理想環(huán)境下參數(shù)設(shè)置（1）信源模塊參數(shù)設(shè)置：“Bernoulli Binary Generator”模塊里“sample time”設(shè)置為“1/1000”，“Probability of a zero”設(shè)置為“”，其他均為默認(rèn)值?！癠nipolar to Bipolar Converter”模塊里“Mary number”設(shè)置為“2”，其他均為默認(rèn)值?！癙ulse Generator”模塊里“Amplitude”設(shè)置為“2”，“Period (number of samples)”設(shè)置為“2”，“Pulse width (number of samples)”設(shè)置為“1”，“Phase delay”設(shè)置為“0” ，其他均為默認(rèn)值?！癇ernoulli Binary Generator”生成單極性不歸零二進(jìn)制碼，經(jīng)過(guò) “Unipolar to Bipolar Converter”后變成雙極性碼，這為第一路信號(hào)。“Pulse 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(hào)通過(guò)相乘器“Product”，生成雙相碼。（2）傳輸模塊參數(shù)設(shè)置：“DiscreteFilter”根升余弦傳輸濾波器模塊里的“Numerator”設(shè)置為“rcosine(2000,10000,39。fir/sqrt39。,10)”，“Sample time”設(shè)為“1/10000”，其他為默認(rèn)值?！癠psample”模塊里“Upsample factor”設(shè)為“10”，其他為默認(rèn)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(shè)置模塊相同。（3）抽樣判決及解碼模塊參數(shù)設(shè)置：“Pulse Generatorl”模塊里“Amplitude”設(shè)為“1”，“Period”設(shè)為“10”，“Pulsewidth”設(shè)為“1”，“Sample time”設(shè)為“1/10000”，其他為默認(rèn)值。雙極性信號(hào)的判決門(mén)限一般都設(shè)置為0，則“Relay2”判決模塊里“Switchonpoint”和“Switch offpoint”都設(shè)為“0”，“Outputwhenon”設(shè)為“1”，“Outputwhenoff”設(shè)為“1”，當(dāng)采樣點(diǎn)的幅值大于0則判為1，小于0則判為1，其他為默認(rèn)值?！癉ownsample”模塊里“Downsamplefactor”設(shè)為“10”，其他為默認(rèn)值。曼徹斯特碼解碼模塊與編碼模塊設(shè)置相同。兩路雙極性信號(hào)成為乘法器Product的輸入，相乘后的結(jié)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(duì)曼徹斯特碼進(jìn)行了解碼。噪聲環(huán)境下參數(shù)設(shè)置 “Gaussian Noise Generator”(高斯噪聲)：“Variance”，“Initial seed”設(shè)置為41，“Sample time”設(shè)置為1/1000，要對(duì)比三種噪聲對(duì)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(shè)置與高斯噪聲相同。 雙相碼系統(tǒng)的仿真結(jié)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