【正文】 圖 7 升余弦脈沖波形滾降信號的功率譜圖 圖 8 升余弦脈沖波形滾降信號的眼圖 部分響應(yīng)系統(tǒng) 部分響應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)是有控制地在某些碼元的抽樣時刻引入碼間串擾，有規(guī)律的，而在其 余碼元的抽樣時刻無碼間串擾。 為了加深對數(shù)字信號基帶波形串擾以及升余弦滾降濾波特性的認識，我們編寫了附錄中的程序 2。于是提出了升余弦特性。碼間串擾的大小取決于輸入序列和系統(tǒng)輸出波形 g(t)在抽樣時刻上的取值。一般地，自適應(yīng)式自動均衡不僅 可以使調(diào)整精度提高，而且當信道特性隨時間變化時又能有一定的自適應(yīng)性 [13]。但從實現(xiàn)的原理上看，大致可分為預(yù)置式自動均衡和自適應(yīng)式自動均衡。通過反復(fù)調(diào)整各個增益放大器的 nC ,使眼圖的眼張開最大為止。如果均衡器按最小峰值畸變準則或最小均方畸變準則來設(shè)計，則認為這時的均衡效果是最佳的。實際上，均衡器的長度不僅受經(jīng)濟條件的限制，并且還受每一系數(shù) nC 調(diào)整準確度的限制。 以上分析表明，借助橫向濾波器實現(xiàn) 時域均衡是可能的，并指出只要用無限長的橫向濾波器，那么能做到 (至少在理論上 )消除碼間干擾的影響。由此表明，如果各抽頭系數(shù)的、是可調(diào)整的，則上圖所示的濾波器是通用。 1,177。輸入波形抽樣值序列為 Xk,輸出序列為 Yk。時域均衡是數(shù)據(jù)高速傳輸時系統(tǒng)抗干擾所使用的主要方法。 目前，均衡器名目繁多，但按研究的角度或領(lǐng)域，可以分為頻域均衡器和時域均衡器兩大類。 基帶傳輸 中的 時域均衡 技術(shù) 理論與實踐都表明，在基帶系統(tǒng)中插入一種可調(diào)（也可不調(diào)）濾波器能減小碼間干擾的影響。把程序保存為 M 文件后，按 F5 就可執(zhí)行，即可生成某個信號的眼圖，如圖 4。 為了研究噪聲和信道帶寬引起的信號失真與眼圖關(guān)系，我們可以用附錄中的程序 1在 MATLAB 工具中進行仿真。 （ 4）在抽樣時刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量。 （ 2）眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時抖動（或誤差）的靈敏度，斜邊越陡，系統(tǒng)對定時抖動越敏感。 由此圖可以看出： （ 1）眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串擾影響而抽樣再生的時間間隔。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串擾和改善系統(tǒng)的傳輸性能。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟得小了，因此，“眼”張開的大小表示了失真的程度。 在無碼間串擾和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”開啟得最大。二進制信號傳輸時的眼圖只有一只“眼睛”，當傳輸三元碼時，會顯示 兩只“眼睛”。為了衡量基帶傳輸系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，在實驗室中，通常用示波器觀察接收信號波形的方法來分析碼間串擾和噪聲對系統(tǒng)性能的影響，這就是眼圖分析法。而眼睛張開大小反映了碼間干擾的強弱。眼圖的跡線與接收的基帶脈沖序列的波形失真程度成正比。對于在基帶研究中有非常重要的 AMI碼，根據(jù)編碼的規(guī)律，我們編寫了 AMI 碼的程序。脈沖序列碼主要研究 NRZ碼、 RZ 碼、 AMI 碼。 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。這一點在研究位同步、載波同步等問題時將是重要的。但我們?nèi)菀子^察到，若 g1（ t）和 g2（ t）是雙極性的脈沖，且波形出現(xiàn)概率相同，則式（ 3）中的第二、第三項為零，故此時沒有離散譜。 ????? ???其它0 21)()( STttgtg 14 由以上分析可以看出，隨機脈沖序列的功率譜密度可能包括兩個部分：連續(xù)譜? ?)(WPu 和離散譜 ? ?)(wPv 。當 21?p ，且 )(tg 為矩形脈沖，即 則（ 4）式將變成 )(41)(4)( 2 ffTSaTwPsss ?? ?? (5) 可知有連續(xù)譜和直流分量。連續(xù)譜總存在，而離散譜視情況而定。 從公式可以得出如下結(jié)論： （ 1） 隨機脈沖序列功率譜包括兩部分：連續(xù)譜和離散 （ 2） 當 g1（ t）和 g2（ t）、 p、 Ts給定后，隨機脈沖序列功率譜就確定了。 圖 2 任一隨機脈沖序列示意波形 現(xiàn)在假設(shè)序列中任一碼元序列時間 Ts 內(nèi) g1（ t）和 g2（ t）出現(xiàn)的概率分別為 P， 1－ P，且認為它們的出現(xiàn)是互不依賴的（統(tǒng)計獨立），則該序列 s(t)可寫成 )()( ttsn ns?????? (1) 其中 （ 1）隨機基帶序列 )(ts 的功率譜密度 由于 )()( tuts TT ? ，故當 T→ ? 時， )(tsT 將變成 )()()( tvtuts ?? 于是 ， )(ts 的功率密度譜 Ps（ w）最后表示為 ?????? 221)( )()()1()()( fGfGPPfwPPwP svwus ? ? )()()1()( 221 sm sss mffmfGPmfPGf ???????? ? (2) 上式是雙邊的功率譜密度表示式。這里 g1（ t）和 g2（ t）分別代表符號的 0和 1， Ts 為每一個碼元寬度。研究隨機脈沖序列的頻譜，要從統(tǒng)計分析的角度出發(fā)，研究它的功率譜密度。 12 3 基帶傳輸系統(tǒng)特性的研究 基帶傳輸 的功率譜研究 在通信中，除測試信號外，數(shù)字基帶信號通常都是隨機脈沖序列。誤碼數(shù)是 a與 c 中不相同的符號數(shù)，即 n_err=length（ find（ a~=c）） ,于是誤碼率為 Pe=n_err/M. 對于基帶系統(tǒng)的研究，誤碼率是一個非常重要的概念，也是評價系統(tǒng)好壞的重要參數(shù)。若判決門限為 vth,則判決結(jié)果為 c=sign（ bvth）雙極性或 c=sign（ bvth） +1） /2 單極性。接收端在每隔一個碼元間隔 Ts 取一個點作 為判決量。 X 是傅立葉 X（ f）的取樣值矢量。 若信號 s(t)的頻譜 S（ f）為定義在頻率區(qū)間 （ ?， +?）上的連續(xù)函數(shù)，按區(qū)間 [Bs，Bs]截斷 S（ f）， 然后 ?f 均勻取樣 N（ t） =2 Bs /?f=N； ?f=1/T 如果仿真程序設(shè)定的頻域采樣間隔是 ?f，那么就不能仿真截斷時間 1/?f 的信號。 MATLAB 在通信系統(tǒng)的仿真詳細 的在第三章研究。 MATLAB 在通信系統(tǒng)中的仿真 MATLAB 工具有很強的仿真能力可以仿真 NR 碼、 NRZ 碼、 AMI碼、 PAM 碼等各種編碼及分析其功率譜。 Close all 關(guān)閉所有圖形窗口。命令 close 關(guān)閉當前圖形窗 口。執(zhí)行 figure（ N）將使第N個圖形成為當前圖形窗口。 與 close 如果想在同一個程序中開出多個圖形窗口，可以使用 figure 命令。 Ylable（ str）則給 Y 軸加標簽。類似還有 semilogx（），loglog（）等。 命令 clf則是清除當前的圖形窗口，但它不改變 hold 的狀態(tài)。執(zhí)行hold off 將使圖形窗口變回原來的狀態(tài)。執(zhí)行 hold on 后再執(zhí)行 plot 時， MATLAB 將不清除圖形窗口。 表 1 S 的定義圖 符號 顏色 符號 線型 y 黃色 . 點 m 紫色 ?？梢赃x擇不同的線型如實線、虛線、點劃線、波折線，也可以不劃線而用不同的標記標出點的位置。 使用 plot（ X， Y）函數(shù)時若省略參數(shù) X， MATLAB 將把 Y中的元素的順序作為橫坐標的坐標值 。例如： t=[0::2*pi]。結(jié)合在基帶系統(tǒng)中的仿真實驗的需要，我們簡要介紹一下二維繪圖函數(shù)的繪制方法。 Fliplr Fliplr 可以把矩陣或向量倒置過來 [6]。 Linspace 函數(shù) Linspace（ a， b， N）產(chǎn)生一個 N 維矢量， N個元素均勻分割區(qū)間 [a， b]，第一個是 a，第二個是 b。 Rand（ size（ a））產(chǎn)生一個尺寸與 a相同的均 勻分布隨機矩陣。 rand 及正態(tài)隨機數(shù)產(chǎn)生命令 Randn 9 Rand（ n， m）產(chǎn)生一個尺寸為 n*m 的矩陣，其元素按均勻分布隨機取值于區(qū)間 [0，1]。 Zeros（ N）產(chǎn)生一個 N維全零方陣。 結(jié)合 MATLAB 的功能與特點，在基帶傳輸系統(tǒng)仿真中有如下應(yīng)用： （一）高效方便的矩陣和數(shù)組運算 Zeros 及全 1矩陣 Ones Zeros（ n， m）產(chǎn)生一個尺寸為 n * m，元素全為零的矩陣。它是一種功能強、效率高便于進行科學(xué)和工程計算的交互式軟件包。 常用的碼型有 AMI 碼、 HDB3 碼、分相碼、反轉(zhuǎn)碼 AMI 等 [1]。 （ 4） 碼型具有一定檢錯能力，若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，則可根據(jù)這一規(guī)律性檢測傳輸質(zhì)量，以便做到自動檢測。 （ 2） 碼型中應(yīng)包含定時信息，有利于定時信息的提取，盡量減小定時抖動。 為了在傳輸信道中獲得優(yōu)良的傳輸特 性，一般要將信碼信號變化為適合于信道傳輸特性的傳輸碼，即進行適當?shù)拇a型變換。例如，有的信號含有豐富的直流和低頻成分，不便提取同步信號；有的信號易于形成碼間串擾等。窄帶濾波器或鎖相環(huán)的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號。 自同步法的同步提取電路：有兩部分組成，包括非線型變換處理電路和窄帶濾波器或 鎖相環(huán)。 接收濾波器：主要作用是濾除帶外噪聲，對信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。信道的線性噪聲和加性噪聲的影響。 信道： 允許基帶信號通過的媒質(zhì)。 7 信道信號形成器：基帶傳輸系統(tǒng)的輸入是由終端設(shè)備或編碼器產(chǎn)生的脈沖序列，它不一定適合直接在信道中傳輸。理論上還可證明，任何一個采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以由一個等效的基帶傳輸系統(tǒng)來代替?；鶐鬏?shù)脑S多問題，頻帶傳輸同樣須考慮。同步系統(tǒng)性能的好壞將直接影響通信質(zhì)量的好壞，甚至?xí)绊懲ㄐ拍芊裾＿M行。在基帶傳輸中，主要采用位同 步。因此，在接收端必須有一個接收濾波器，使噪聲盡可能受到抑制，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在安排一個有限整形器和抽樣判決器組成的識別電路，進一步排除噪聲干擾和提取有用信號。有些場合可以不經(jīng)過載波調(diào)制和解調(diào)過程而直接傳輸，稱為基帶傳輸。 來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號，或者是來自模擬信號經(jīng)數(shù)字化處理后的 PCM 碼組，Δ M 序列 等等都是基帶數(shù)字信號。設(shè)計數(shù)字傳輸系統(tǒng)要考慮的基本想法是選擇一組有限個離散的波形來表示數(shù)字信息。這種脈沖信號被稱為數(shù)字基帶信號，這是因為它們所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開始 [5]。每一個碼元只能取離散的有限個值，例如在二進制中， an 取 0 或 1 兩個值；在 M 進制中， an 取 0， 1， 2，?，M1等 M 個值，或者取二進制碼的 M種排列。數(shù)字信息在一般情況下可以表示為一個數(shù)字序列： ?， a2? , a1? ,a0 ,a1 ,a2 ,? ,an ,? 簡記為｛ an ｝。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對象通常是二進制數(shù)字信息。 所以說，基帶傳輸是廣泛使用的技術(shù)基礎(chǔ)，也在廣泛地運用于數(shù)字傳輸通信系統(tǒng)中 [4]。發(fā)端在調(diào)制前 ,收端在調(diào)解之后的處理。 而在無線信道和光纖及一些寬帶有線信道中，必須把數(shù)字基帶信號調(diào)制在載波上，才能在信道中傳輸，把這種傳輸稱為數(shù)字信號的載波傳輸。 在局域網(wǎng)中通常 也采 用基帶傳輸技術(shù) 。雖然這些技術(shù)應(yīng)用在目前的系統(tǒng)中正式商用化還有待時日 ,但 該 技術(shù)的使用無疑將加速 WCDMA 向后 3G 的演進 [3]。毫無疑問，基頻是手機的心臟。 基帶又叫基頻 ， 在大部分手機中，基頻都是最昂貴的半導(dǎo)體元件，隨著顯示屏價格的下降，基頻正在成為手機中占成本比例最高的元件。在 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中記憶非線性信道的自適應(yīng)數(shù)字基帶預(yù)失真線性化技術(shù) ,提出了一種基于記憶多項式的非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)基帶預(yù)失真方案 ,給出了自適應(yīng)算法。它是工業(yè)用的一種 視頻監(jiān)控系統(tǒng)，已在寶鋼分公司廣泛應(yīng)用。 由于基帶傳輸系統(tǒng)在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中有不可替代的作用，其應(yīng)用范圍也隨著技術(shù)的發(fā)展?jié)B入網(wǎng)絡(luò)通信、衛(wèi)星通信、手機通信、數(shù)字電視、數(shù)字電話等生活、科技的各方面，日益 成為數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。 因此，很有必要對 基帶傳輸系統(tǒng) 進行綜合系統(tǒng) 的分析 [1]。 研究的意義 實際中，基帶傳輸不如頻帶傳輸應(yīng)用廣泛，但對基帶傳輸?shù)难芯咳杂蟹浅Ｖ匾囊饬x。數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛 ，例如數(shù)字移動通信、數(shù)字衛(wèi)星通信、數(shù)字電視廣播、數(shù)字光纖通信、數(shù)字微波通信、數(shù)字視頻通信、多媒體通信等等。 4 1 引言 問題的提出 20世紀 60 年代出現(xiàn)了數(shù)字傳輸技術(shù)，它采用了數(shù)字信號來傳遞信息，從此通信進入了數(shù)字化時代。code of interference。 關(guān)鍵詞： 數(shù) 字 基帶傳輸， 碼間干擾，時域均衡 Based on MATLAB the best baseband transmission system analysis Abstract 20 emerged in the 1960s digital transmission technology, its adoption of a digital signal to transmit information, from munications to enter th