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數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)及matlab仿真(參考版)

2024-12-10 02:06本頁面
  

【正文】 它能在同一畫面上進(jìn)行靈活操作快速排除輸入程序中的書寫錯(cuò)誤、語法錯(cuò)誤以至語意錯(cuò)誤,從而加快了用戶。各個(gè)步驟之間是順序關(guān)系,編程的過程就是在它們之間作瀑布型的循環(huán)。 2.用戶使用方便 Matlab 語言是一種解釋執(zhí)行的語言(在沒被專門的工具編譯之前),它靈活、方便,其調(diào)試程序手段豐富,調(diào)試速度快,需要學(xué)習(xí)時(shí)間少。 MATLAB 的 特點(diǎn) 1.編程效率高 它是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)語言,允許用數(shù)學(xué)形式的語言編寫程序,且比Basic、 Fortran 和 C 等語言更加接近我們書寫計(jì)算公式的思維方式,用 Matlab 編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題。從功能上講, M文件可以分為 M腳本和 M函數(shù)文件兩大類。但如果事先較復(fù)雜的功能,或是一次要執(zhí)行大量的Matlab指令,且需要經(jīng)常修改其中的參數(shù)或多次調(diào)用 ,就需要采用 M文件方式來運(yùn)行。當(dāng)用戶實(shí)現(xiàn)一些簡單的功能,如簡單的計(jì)算與畫圖 時(shí),因?yàn)檩斎氲恼Z句不多,可以采用命令方式。利用 Matlab主界面 File菜單中的 ―Set Path‖項(xiàng)可以將需要的目錄 /文件夾添加到Matlab搜索路徑中。例如,在命令窗中鍵入: help sin將會(huì)顯示關(guān)于正弦函數(shù) sin的詳細(xì)信息。其命令格式是: help 或 help 目錄名 /命令名 /函數(shù)名 /主題名 /符號(hào) 第一種格式在命令窗口直接輸入 help,不帶任何參數(shù),此時(shí)將顯示 MATLAB的分類目錄和對目錄內(nèi)容的簡要說明。要學(xué)會(huì) Matlab必須充分利用其幫助系統(tǒng),尤其是命令行幫助功能。可以通過點(diǎn)擊左上方的 Workplace 按鈕使它在前臺(tái)顯示。該窗口顯示當(dāng)前目錄及其所有文件。歷史命令窗口可以保存用戶輸入過的所有歷史命令,為用戶下一次使用同一命令提供方便。 圖 Matlab 系統(tǒng)的基本組成 MATLAB 的 功 能介紹 1. Matlab 的界面窗口 Matlab 啟動(dòng)時(shí),包含四個(gè)界面窗口: (1) 命令窗口,是 Matlab 的主窗口,默認(rèn)位于 Matlab 桌面的右側(cè),用于命令并顯示運(yùn)行結(jié)果。借助 API 接口函數(shù),一方面能夠在C/C++或 Fortran 中直接調(diào)用 MATLAB 函數(shù),或讀寫 MATLAB 的 MAT 文件,或把整個(gè)Matlab 當(dāng)作計(jì) 算引擎來用;另一方面可以在 MATLAB 環(huán)境中直接重用 C/C++, Fortran,Java 等代碼。 4. 句柄圖形系統(tǒng),是 Matlab 圖形顯示和數(shù)據(jù)可視化功能的基礎(chǔ),也是用戶創(chuàng)建 GUI應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。 2. 數(shù)學(xué)函數(shù)庫,它是 Matlab 語言的基礎(chǔ),也是各種工具箱 應(yīng)用的基礎(chǔ),這些數(shù)學(xué)函沈陽工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 3章 MATLAB仿真 17 數(shù)采用國際上公認(rèn)的最 先進(jìn)的可靠算法,經(jīng)過專家優(yōu)化后以簡單易用的形式呈現(xiàn)出來。其基本的組成結(jié)構(gòu)如圖 所示: Matlab 是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ),它提供完整的操作環(huán)境和核心計(jì)算函數(shù),完成各種數(shù)學(xué)算法、數(shù)據(jù)分析、圖形顯示和程序編輯調(diào)試等功能。 Matlab 是當(dāng)今最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一,它以強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算與可視化功能、簡單易用、開放式可擴(kuò)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(xué)領(lǐng)域中成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析、算法研究和應(yīng)用開發(fā)的基本工具和首選平臺(tái) [6]。 Matlab 大大降低了對使用者的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)語言知識(shí)的要求,而且編程效率和計(jì)算效率極高,還可在計(jì)算機(jī)上直接輸出結(jié)果和精美的圖形拷貝,所以它的確為一高效的科研助手。但由于使用 Matlab 編程運(yùn)算與人進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的思路和表達(dá)方式完全一致,所以不像 學(xué)習(xí)其它高級(jí)語言 如 Basic、 Fortran 和 C 等那樣難于掌握。在此環(huán)境下所解問題的 Matlab 語言表述形式和其數(shù)學(xué)表達(dá)形式相同,不需要按傳統(tǒng)的方法編程。目前最新的 版本( windows 環(huán)境)是一種功能強(qiáng)、效率高便于進(jìn)行科學(xué)和工程計(jì)算的交互式軟件包。通常,編制程序也是繁雜的,不僅消耗人力與物力 ,而且影響工作進(jìn)程和效率。目前流行用 Basic、 Fortran 和 c 語言編制計(jì)算程序 , 既需要對有關(guān)算法有 深刻的了解,還需要熟練地掌握所用語言的語法及編程技巧。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 3章 MATLAB仿真 16 第 3 章 MATLAB 仿真 MATLAB 簡介 在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中,往往要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算,其中包括矩陣運(yùn)算。 3. 匹配濾波器只能用于數(shù)字信號(hào)接收。匹配濾波器的輸出波形: ? ? ? ?0rs t k s? () 匹配濾波器的性能: 1. 信號(hào)不同,對應(yīng)的匹配濾波器也不同。 匹配濾波器 的沖擊響應(yīng): ? ? ? ?0h t ks t t?? () 由公式說明匹配濾波器的沖擊響應(yīng)是輸入信號(hào)的鏡像信號(hào)在時(shí)間上時(shí)延 0t 。 由公式可知,由于匹配濾波器幅度特性與信號(hào)的振幅譜相同,因此信號(hào)中頻譜幅度大的頻率成分,匹配濾波器對其衰減少,而信號(hào)中的頻譜幅度小的頻率成分衰減大。如果用匹配濾波器做接收機(jī)的輸入濾波器,則濾波器輸出的信噪比最大,因此,用匹配濾波器構(gòu)成的接收是滿足最大輸出信噪比準(zhǔn)則的最佳接收機(jī),也稱匹配接收機(jī)。研究在噪聲條件下如何最好的提取有用信號(hào),且在最大輸出信噪比接收準(zhǔn)則下構(gòu)成最佳接收機(jī),有重要的實(shí)用價(jià)值。表 中列出了常用的五類部分響應(yīng)波形及其頻譜,為便于比較,將理想的 sinxx 波形也列入其中,稱為 0 類響應(yīng)波形,實(shí)際系統(tǒng)中, 第 Ⅳ 類部分響應(yīng)波形應(yīng)用最廣。 圖 部分響應(yīng)的系統(tǒng)框圖 部分響應(yīng)波形的一般形式: ? ? ? ?? ? ? ?? ?01 s in s ins in t TTT Nt t tT T Tt T t N Tg t R R Rt T t N T???? ? ???? ? ? ? () 上式為 (N+1)個(gè)相繼延時(shí)出現(xiàn)的奈奎斯待脈沖的加權(quán)組合,其中 Ri 為加權(quán)系數(shù),取整數(shù)值。部分響應(yīng)系統(tǒng)能夠改變數(shù)字脈沖序列的頻譜分布,降低對定時(shí)的要求,同時(shí)達(dá)到壓縮傳輸頻帶,提高頻帶利用率的目的。在部分響應(yīng)基帶傳輸系統(tǒng)中,通過有控制地引入一定的碼間串?dāng)_,來達(dá)到壓縮傳輸頻帶的目的。分析噪聲的功率譜密度可以知道噪聲對系統(tǒng)的影響,并且可以人為的仿真噪聲。同時(shí)利用它的離散譜是否存在這個(gè)特點(diǎn),可以明確能否從脈沖序列中直接提取所需的離散分量和采取怎樣的方法可以從序列中獲得所需的離散分量,以便在接收端用這些成分作位同步定時(shí)等。此時(shí)必須將雙極性信號(hào)整流,并處理成歸零脈沖.才可以進(jìn)行時(shí)鐘定時(shí)信號(hào)的提取。對離散譜來說,一般情況下,它也是存在的 ,但在有些情況下可能不存在。由此可見,隨機(jī)基帶序列的功率譜中包括離散譜和連續(xù)譜兩部分,其中離散譜可直接提取作為時(shí)鐘定時(shí)信號(hào)用。即有 ? ? ? ?NNknNS t g t nT????? () 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 2 章 基帶傳輸系統(tǒng) 13 ? ? ? ?? ? 221li mNs NSfPfNT????? ???? () 上式中, SN(f)為截?cái)嘈盘?hào) SN(t)的頻譜密度函數(shù)。但圖 中所示的二進(jìn)制數(shù)字基帶脈沖序列,并不是嚴(yán)格的廣義平穩(wěn)隨 機(jī)過程。圖中雖然 g1(t)和 g2(t)都畫成了三角形(高度不同),但實(shí)際上 g1(t)和 g2(t)可以是任意的脈沖。 下面分析二進(jìn)制數(shù)字基帶脈沖序列的功率譜。計(jì)算數(shù)字基帶信號(hào)功率譜的目的是 1. 可以根據(jù)譜特性設(shè)計(jì)最適當(dāng)?shù)幕鶐鬏斚到y(tǒng)及選擇合理的傳輸方式 。數(shù)字基帶信號(hào)是一個(gè)隨機(jī)的脈沖序列信號(hào),隨機(jī)信號(hào)的頻譜特性必須用功率譜密度來描述。其主要實(shí)現(xiàn)方法有預(yù)置式自動(dòng)均衡和自適應(yīng)式自動(dòng)均衡。由圖 ,重新寫出橫向?yàn)V波器的沖激響應(yīng)為 ? ? ? ?NTiiNh t c t iT?????? () 圖 橫向?yàn)V波器輸入、輸出波形 實(shí)際應(yīng)用時(shí),用示波器觀察均衡濾波器輸 出信號(hào)的眼圖。橫向?yàn)V波器的輸入來自接收濾波器的輸出 x(t),即 x(t)為被均衡的對象,其輸出 y(t)為均衡結(jié)果,送至判決器進(jìn)行判決。所謂橫向?yàn)V波器是指具有固定延遲時(shí)間間隔、增益可調(diào)整的多抽頭濾波器。 時(shí)域均衡的目標(biāo):調(diào)整各增益加權(quán)系數(shù) CX 使得除 n=0 外 y(t)在奈氏各取樣點(diǎn)上的值均為零,即 ,這就消除了 碼間干擾。假設(shè)其總的傳輸特性 H(ω),不滿足式 (12),即存在一定的碼間干擾。另外,其它數(shù)字信號(hào)系列—異步轉(zhuǎn)移模式信號(hào) (ATM)、光纖分布數(shù)據(jù)接口 (FDDI)等均可被 SDH基本傳輸模塊 (STM1) 容納 [4]。 SDH的這種復(fù)用方式使數(shù)字交叉連接 (DXC) 功能更易于實(shí)現(xiàn),使網(wǎng)絡(luò)具有了很強(qiáng)的自愈功能,并實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)調(diào)配。 圖 SDH幀結(jié)構(gòu) S D H 廠商 B S D H 廠商 A統(tǒng)一的 S D H N 光信號(hào)等 級(jí)ST M 1ST M 4ST M 16ST M 64速度 ( Mb / s )155 . 520622 . 0802488 . 3209953 . 280含 2 M 數(shù)量6325210084032沈陽工程學(xué)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(hào)變得十分簡單由于低速 SDH信號(hào)是以字節(jié)間插方式復(fù)用進(jìn)高速 SDH信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)中的,這樣就使低速 SDH信號(hào)在高速 SDH信號(hào)的幀中的位置是固定的、有規(guī)律的,也就是說可預(yù)見的。 表 SDH速率等級(jí) SDH信號(hào)的線路編碼僅是對信號(hào)進(jìn)行擾碼,擾碼標(biāo)準(zhǔn)是世界統(tǒng)一的,使得不同廠家的設(shè)備可以進(jìn)行光口互連。 (a) 鏈型 (b) 星型 (c) 環(huán)型 (d) 網(wǎng)孔型 圖 SDH 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) TM ADM ADM TMTM DXC / ADM TMTM TM TMADMADMADMADMDXC / ADM DXC / ADMDXC / ADMDXC / ADM沈陽工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 2 章 基帶傳輸系統(tǒng) 10 SDH 傳輸網(wǎng)的特點(diǎn) SDH傳輸體制的是為了克服 PDH傳輸體制的技術(shù)缺陷而提出的,具有 PDH體制 無可比擬的優(yōu)點(diǎn),它是不同于 PDH體制的全新的一代傳輸體制 : 1. 具有統(tǒng)一的速率等級(jí)和接口標(biāo)準(zhǔn) SDH體制有一套標(biāo)準(zhǔn)的信息結(jié)構(gòu)等 級(jí),即有一套標(biāo)準(zhǔn)的速率等級(jí)。 4. 網(wǎng)孔型 網(wǎng) :將所有網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)兩兩 相連, 就形成了網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹? 3. 環(huán)型 網(wǎng) :網(wǎng)上任何一個(gè)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)都不對外開放的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问健? 1. 鏈 型 網(wǎng) : 此種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫菍⒕W(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)一一串聯(lián),而首尾兩端開放。 SDH 傳輸網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) SDH網(wǎng)是由 SDH網(wǎng)元設(shè) 備通過光纜互連而成的,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) (網(wǎng)元 )和傳輸線路的幾何排列就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。特別是 SDH自愈環(huán),可以在電路出現(xiàn)故障后,幾十毫秒內(nèi)迅速恢復(fù)。段開 銷中大量的備用通道增強(qiáng)了 SDH網(wǎng)的可擴(kuò)展性。隨著 SDH技術(shù)引入,傳輸系統(tǒng)不僅具有提供信號(hào)傳播的物理過程的功能,而且提供對信號(hào)的處理、監(jiān)控等過程的功能。 SDH 傳輸 SDH 傳輸技術(shù)簡介 SDH網(wǎng)是對原有 PDH(Plesiochronous Digi
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