【導讀】入了數(shù)字化時代。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。字通信中有重要的代表性。主要包括基帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、傳輸?shù)姆绞郊盁o碼間干擾條件的。在綜合考慮信道的加性噪聲干擾及限帶信道會引起碼間干擾的這兩方面因。素，并研究其最佳基帶傳輸?shù)陌l(fā)送及接收濾波的設計問題。本文還著重的研究基于。與理論研究的基礎上加深了對基帶傳輸特性的理解。

　　

【正文】 關(guān)函數(shù)。由此可見，匹配濾波器的輸出信號與輸入信的自相關(guān)函數(shù)成正比 。 當 Tt? 時，有 KEKRTy s ?? )0()( （ 12） 這說明匹配濾波器的輸出信號的最大值和輸入信號 )(ts 的波形無關(guān)，而與其能量有關(guān) [16]。 因此，總結(jié)出匹配濾波器的性能： （ 1）信號不同，對應的匹配濾波器也不同 。 （ 2）信號通過匹配器會產(chǎn)生嚴重的波形失真。 （ 3）匹配濾波器只能用于數(shù)字信號接收。 （ 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)。 23 基帶系統(tǒng)的最佳化 基帶系統(tǒng)最佳化，實質(zhì)上研究如何設計一個基帶系統(tǒng)，使其既能消除碼間串擾，同時又有最好的抗噪聲性能。滿足無碼間串擾傳輸條件，要使抗噪聲性能最好，在白噪聲背景下，都可以等效為匹配濾波器，因此最佳基帶系統(tǒng)必須滿足如下的聯(lián)立方程： )()()( fCfGfG TR ? （ 13） )()( fHsqrtfG R ? （ 14） 其中 )(fGR 為接收濾波器的傳遞函數(shù)， )(fGT 為發(fā)送濾波器的傳遞函數(shù)； )(fC 為信道傳遞函數(shù)； )(fH 為要求形成的濾波器特性。 （ 1）當 信道特性為理想特性 1)( ?fC ,并由以上方程組解得 )()()( fHsq rtfGfG TR ?? （ 14） 說明發(fā)送濾波器和接收濾波器有相同的幅度特性，并且等于 )(fH 的平方根。若要考慮匹配濾波器的相位，則要求 )(fGR 和 )(fGT 共軛，并且 )(fGR 還要移相 02ft? 。 （ 2）當信道特性不理想 )(fC 不等于 1 根據(jù)方程 )()( fHsqrtfG R ? ,若設發(fā)送濾波器與接收濾波器有相同的幅度特性。則)(*)()()()( fCfGfCfGfG TTR ?? （ 15） 因此，設計 TG 時要考慮 )(fC 不等于 1 的影響?？偟暮铣?相位仍應滿足線形相移特性的要求。 （ 3） )(fC 不等于 1 并且 )(fGT 已給定 由于 )(fGT 已給定，通過測量可以得到 )(fC 。因此最佳接收機應滿足 )(*)()( fCfGfG TR ? （ 16） 則 )(*)()()(*)()( fCs q r tfGs q r tfCfGfGfH TTR ?? （ 17） 因為 )(fGT 是給定的， )(fC 是實測的，因此通過時域均衡來調(diào)整 )(fH [18]。 綜合基帶傳輸系統(tǒng)的設計及仿真 通信系統(tǒng)仿真原理： MATLAB 用編程的方式在軟件上對基帶系統(tǒng)進行仿真?？紤]到實際中有噪聲的存在，以及對濾 波器性能的要求，我們對基帶傳輸函數(shù)選擇升余弦滾降函 24 數(shù)。并且實際中，我們對系統(tǒng)有較低的誤碼率，并且系統(tǒng)在設計過程中易于完成，且成本低，我們采取匹配濾波器，在最大信噪比接收條件下對基帶最佳化。并假設信道特性理想即 1)( ?fC ，且我們忽略匹配器的時延。大大的減少了編程的復雜程度，但系統(tǒng)的誤碼率卻相差很小。為了分析仿真的可行性，并比較與理論上的研究值的差別，仿真時我們在繪出實測曲線的同時還考慮理論曲線以作以比較。當碼序列為雙極性時，理論誤碼率為0(21 NEerfcP be ?[19]。 如下圖就是一個以上所設計的基帶傳輸系統(tǒng)。由于匹配器對于輸入信號的要求，碼序列我們采用隨機的沖擊序列信號。 在基帶信道是理想限帶情況下，適當?shù)卦O計發(fā)送濾波器及接收濾波器，使得在接收端抽樣時刻的碼間干擾為零，則系統(tǒng)的合成傳遞函數(shù)必須滿足以下兩個條件： )()()()( fHfGfCfG RT ??? （ 18） 02)()()( ftfff RCT ???? ???? （ 19） 式中 )(fT? ， )(fc? ， )(fR? 分別是發(fā)送濾波器，信道，接收濾波器的相頻特性， 0t是一時間延遲， RCT tttt ???0 ，其中 Tt ， Ct ， Rt 分別是發(fā)送濾波器，信道，接收濾波器引入的時延， W為升余弦濾波器的截止頻率（此 W 值取決于符號速率 sR 及升余弦滾降碼序列 a 發(fā)送 濾波 信道 接收濾波 碼序列 a 取樣判決 白噪聲 n0/2 Pe Eb/n0 GT(f) G(f) GR(f) 圖 12 基帶傳輸系統(tǒng)設計圖 25 因子 ? 的值）。 在接收端抽樣時刻無碼間干擾條件下，引起誤碼的是加性噪聲，此時，最佳接收的濾波器應匹配于所接收的確定信號，使接收端抽樣時刻的信噪比最大。 設限帶信道是理想低通特性，并設信道不引入時延 （ 0?Ct ） wf wfwffC ??????? ? 01)2()( （ 20） 則接收到的確定信號的頻譜僅取決于發(fā)送濾波器的 )(fGT 的特性，所以接收濾波器的 )(fGR 應與發(fā)送濾波器 )(fGT 共軛匹配，這樣，在理想限帶信道情況下，既要使接收端抽樣時刻的抽樣值無碼間干擾，又要使得在抽樣時刻抽樣值的信噪 比最大，則 )()()( fGfGfH TR ?? （ 21） )()()( fHsq rtfGfG TR ?? （ 22） 綜上所述，數(shù)字 PAM 信號通過限帶信道、并受到加性噪聲干擾的情況下，在限帶信道是理想低通條件下的最佳基帶傳輸?shù)陌l(fā)送及接收濾波器的設計是：總的收發(fā)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)要符合無碼間干擾基帶傳輸?shù)纳嘞姨匦?；且又要考慮在抽樣 時刻信噪比最大的收、發(fā)濾波共軛匹配的條件。在綜合考慮這兩方面因素的基礎上，在設計發(fā)送及接受濾波器時，要使發(fā)送及接收濾波器的傳遞函數(shù)的模值分別是近似于升余弦的平方根頻譜，其相移是線性的，時延 0t 是用來確保濾波器的物理可實現(xiàn)性 [20]。 編寫的程序見附錄程序 5. 在程序的調(diào)試過程中，應注意調(diào)試技巧。 合理的清除命令窗口的內(nèi)容。最簡單的方法用 clc 命令函數(shù)。 每運行一次程序后， 要清除 workspace 工作站。 在程序有錯誤時，觀察命令窗口可方便的找到出錯的位置。 合理利用 help 功能函數(shù)。 在 workspace 中可以觀察每次程序運行后的各個參數(shù)的值，這樣可減少調(diào)試時間。 運行程序后，下圖就是系統(tǒng)的仿真圖。其中，我們可以任意改變圖象的顏色、曲線 26 的實虛等。紅色的代表實則曲線，藍色的代表理論曲線。 圖 13 最佳接收基帶系統(tǒng) 從圖中可以看出，實測的曲線非常接近理論曲線。因此，系統(tǒng)的設計和仿真達到了本實驗的要求。 4 結(jié)語 本文對數(shù)字基帶信號傳輸?shù)奶匦赃M行了分析，并通過對基帶傳輸理論的深入理解，運用數(shù)值仿真的方法，對基帶傳輸?shù)奶匦宰髁四M。研究結(jié)果表明， 傳輸基帶信號受到約束的主要因素是系統(tǒng)的頻率特性。當然可以有意地加寬傳輸頻帶使這種干擾減小到任意程度。然而這會導致不必要地浪費帶寬。如果展寬得太多還會將過大的噪聲引入系統(tǒng)。因此應該探索另外的代替途徑，即通過設計信號波形，或采用合適的傳輸濾波器，以便在最小傳輸帶寬的條件下大大減小或消除這種干擾。 考慮到實際中有噪聲的存在，以及對濾波器性能的要求，我們對基帶傳輸函數(shù)選擇升余弦滾 降函數(shù)。并且實際中，我們對系統(tǒng)有較低的誤碼率，并且系統(tǒng)在設計過程中易于完成，且成本低，我們采取匹配濾波器，在最大信噪比接收條件下對基帶最佳化。 本文的研究結(jié)果對數(shù)字通信的研究與應用具有積極意義。 27 參考文獻 [1] 南利平 . 通信原理簡明教程 [M]. 清華大學出版社， 2020 [2] 朱光榮 . 綜合業(yè)務數(shù)字通信系統(tǒng)與通信網(wǎng) [J]. 電子科技文摘 , 2020,5:61 [3] 王錦山 .手機電視終端基帶芯片設計分析 [J].移動通信 ,2020,31(4):29～ 32 [4] 王旭 ,曹旭超 . 移動 通信系統(tǒng)的發(fā)展與未來 [J]. 科技信息 , 2020,18:41～ 65 [5] 龐沁華，吳偉陵 . 通信 原理（合定本） [M]. 北京郵電大學出版社 , 2020 [6] 孫祥 . 基礎教程 [M]. 北京： 清華大學出版社 , 2020 [7] 陳杰 . MATLAB 寶典 [M]. 北京： 電子工業(yè)出版社 , 2020 [8] 魏玲，劉敏 .MATLAB 通信仿真與應用 [M]北京： 國防工業(yè)出版社 , 2020 [9] 黃葆華 ,楊曉靜 . 通信原理 [M]. 西安電子科技大學出版社 , 2020 [10] 樊昌信 . 通信原理教程 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社 , 2020 [11] Proakis,鄭保玉，張宗橙 . 數(shù)字通信（第四版） [M]. 電子工業(yè)出版社， 2020 [12] Peterson,Ziemer. 數(shù)字通信導論 [M]. 機械工業(yè)出版社 , 2020 [13] 申普兵 . 數(shù)據(jù)通信技術(shù) [M]. 北京：國防工業(yè)出版社 , 2020 [14] 黎洪松 . 數(shù)字通信原理 [M]. 西安電子科技大學出版社 , 2020 [15] Shanmugan K S. Digital and Analog Communication Systems. John Willyamp。 Sons,1979 [16] Franaszek,. SequenceState Coding for Digital Transmission. Bell Syst. Tech [17] 王興亮 . 數(shù)字通信原理與技 術(shù) [M]. 西安電子科技大學出版社 , 2020 [18] 李文海 ,鄧忠禮 . 數(shù)字基礎及光數(shù)字傳輸技術(shù) [M]. 北京：清華大學 , 2020 [19] 達新宇，孟繁茂 .通信原理實驗與課程設計 [M]. 北京郵電大學出版社 , 2020 [20] 張輝 .通信原理輔導 [M]. 西安電子科技大學出版社 , 2020