【正文】 圖 7 升余弦脈沖波形滾降信號(hào)的功率譜圖 圖 8 升余弦脈沖波形滾降信號(hào)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(shí)刻引入碼間串?dāng)_，有規(guī)律的，而在其 余碼元的抽樣時(shí)刻無碼間串?dāng)_。 為了加深對(duì)數(shù)字信號(hào)基帶波形串?dāng)_以及升余弦滾降濾波特性的認(rèn)識(shí)，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?dāng)_的大小取決于輸入序列和系統(tǒng)輸出波形 g(t)在抽樣時(shí)刻上的取值。一般地，自適應(yīng)式自動(dòng)均衡不僅 可以使調(diào)整精度提高，而且當(dāng)信道特性隨時(shí)間變化時(shí)又能有一定的自適應(yīng)性 [13]。但從實(shí)現(xiàn)的原理上看，大致可分為預(yù)置式自動(dòng)均衡和自適應(yīng)式自動(dòng)均衡。通過反復(fù)調(diào)整各個(gè)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(zhǔn)則或最小均方畸變準(zhǔn)則來設(shè)計(jì)，則認(rèn)為這時(shí)的均衡效果是最佳的。實(shí)際上，均衡器的長(zhǎng)度不僅受經(jīng)濟(jì)條件的限制，并且還受每一系數(shù) nC 調(diào)整準(zhǔn)確度的限制。 以上分析表明，借助橫向?yàn)V波器實(shí)現(xiàn) 時(shí)域均衡是可能的，并指出只要用無限長(zhǎng)的橫向?yàn)V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(shí)域均衡是數(shù)據(jù)高速傳輸時(shí)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(shí)域均衡器兩大類。 基帶傳輸 中的 時(shí)域均衡 技術(shù) 理論與實(shí)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(gè)信號(hào)的眼圖，如圖 4。 為了研究噪聲和信道帶寬引起的信號(hào)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(jìn)行仿真。 （ 4）在抽樣時(shí)刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)失真量。 （ 2）眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)（或誤差）的靈敏度，斜邊越陡，系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)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?dāng)_影響而抽樣再生的時(shí)間間隔。另外也可以用此圖形對(duì)接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_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?dāng)_和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”開啟得最大。二進(jìn)制信號(hào)傳輸時(shí)的眼圖只有一只“眼睛”，當(dāng)傳輸三元碼時(shí)，會(huì)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(shí)驗(yàn)室中，通常用示波器觀察接收信號(hào)波形的方法來分析碼間串?dāng)_和噪聲對(duì)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(qiáng)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(duì)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(hào)的脈沖序列碼的功率譜可以知道信號(hào)功率的分布，根據(jù)主要功率集中在哪個(gè)頻段，可以確定信號(hào)帶寬，進(jìn)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(diǎn)在研究位同步、載波同步等問題時(shí)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(xiàng)為零，故此時(shí)沒有離散譜。 ????? ???其它0 21)()( STttgtg 14 由以上分析可以看出，隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度可能包括兩個(gè)部分：連續(xù)譜? ?)(WPu 和離散譜 ? ?)(wPv 。當(dāng) 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(jī)脈沖序列功率譜包括兩部分：連續(xù)譜和離散 （ 2） 當(dāng) g1（ t）和 g2（ t）、 p、 Ts給定后，隨機(jī)脈沖序列功率譜就確定了。 圖 2 任一隨機(jī)脈沖序列示意波形 現(xiàn)在假設(shè)序列中任一碼元序列時(shí)間 Ts 內(nèi) g1（ t）和 g2（ t）出現(xiàn)的概率分別為 P， 1－ P，且認(rèn)為它們的出現(xiàn)是互不依賴的（統(tǒng)計(jì)獨(dú)立），則該序列 s(t)可寫成 )()( ttsn ns?????? (1) 其中 （ 1）隨機(jī)基帶序列 )(ts 的功率譜密度 由于 )()( tuts TT ? ，故當(dāng) T→ ? 時(shí)， )(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(hào)的 0和 1， Ts 為每一個(gè)碼元寬度。研究隨機(jī)脈沖序列的頻譜，要從統(tǒng)計(jì)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(cè)試信號(hào)外，數(shù)字基帶信號(hào)通常都是隨機(jī)脈沖序列。誤碼數(shù)是 a與 c 中不相同的符號(hào)數(shù)，即 n_err=length（ find（ a~=c）） ,于是誤碼率為 Pe=n_err/M. 對(duì)于基帶系統(tǒng)的研究，誤碼率是一個(gè)非常重要的概念，也是評(píng)價(jià)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(gè)碼元間隔 Ts 取一個(gè)點(diǎn)作 為判決量。 X 是傅立葉 X（ f）的取樣值矢量。 若信號(hào) 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?cái)?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?cái)鄷r(shí)間 1/?f 的信號(hào)。 MATLAB 在通信系統(tǒng)的仿真詳細(xì) 的在第三章研究。 MATLAB 在通信系統(tǒng)中的仿真 MATLAB 工具有很強(qiáng)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(dāng)前圖形窗 口。執(zhí)行 figure（ N）將使第N個(gè)圖形成為當(dāng)前圖形窗口。 與 close 如果想在同一個(gè)程序中開出多個(gè)圖形窗口，可以使用 figure 命令。 Ylable（ str）則給 Y 軸加標(biāo)簽。類似還有 semilogx（），loglog（）等。 命令 clf則是清除當(dāng)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(shí)， MATLAB 將不清除圖形窗口。 表 1 S 的定義圖 符號(hào) 顏色 符號(hào) 線型 y 黃色 . 點(diǎn) m 紫色 。可以選擇不同的線型如實(shí)線、虛線、點(diǎn)劃線、波折線，也可以不劃線而用不同的標(biāo)記標(biāo)出點(diǎn)的位置。 使用 plot（ X， Y）函數(shù)時(shí)若省略參數(shù) X， MATLAB 將把 Y中的元素的順序作為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)值 。例如： t=[0::2*pi]。結(jié)合在基帶系統(tǒng)中的仿真實(shí)驗(yàn)的需要，我們簡(jiǎn)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(gè) N 維矢量， N個(gè)元素均勻分割區(qū)間 [a， b]，第一個(gè)是 a，第二個(gè)是 b。 Rand（ size（ a））產(chǎn)生一個(gè)尺寸與 a相同的均 勻分布隨機(jī)矩陣。 rand 及正態(tài)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生命令 Randn 9 Rand（ n， m）產(chǎn)生一個(gè)尺寸為 n*m 的矩陣，其元素按均勻分布隨機(jī)取值于區(qū)間 [0，1]。 Zeros（ N）產(chǎn)生一個(gè) N維全零方陣。 結(jié)合 MATLAB 的功能與特點(diǎn)，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(yùn)算 Zeros 及全 1矩陣 Ones Zeros（ n， m）產(chǎn)生一個(gè)尺寸為 n * m，元素全為零的矩陣。它是一種功能強(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。 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(cuò)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(cè)傳輸質(zhì)量，以便做到自動(dòng)檢測(cè)。 （ 2） 碼型中應(yīng)包含定時(shí)信息，有利于定時(shí)信息的提取，盡量減小定時(shí)抖動(dòng)。 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(hào)變化為適合于信道傳輸特性的傳輸碼，即進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇a型變換。例如，有的信號(hào)含有豐富的直流和低頻成分，不便提取同步信號(hào)；有的信號(hào)易于形成碼間串?dāng)_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(hào)。 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(duì)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(hào)通過的媒質(zhì)。 7 信道信號(hào)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(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以由一個(gè)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(jìn)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(gè)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(gè)有限整形器和抽樣判決器組成的識(shí)別電路，進(jìn)一步排除噪聲干擾和提取有用信號(hào)。有些場(chǎng)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(hào)，或者是來自模擬信號(hào)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(hào)。設(shè)計(jì)數(shù)字傳輸系統(tǒng)要考慮的基本想法是選擇一組有限個(gè)離散的波形來表示數(shù)字信息。這種脈沖信號(hào)被稱為數(shù)字基帶信號(hào)，這是因?yàn)樗鼈兯紦?jù)的頻帶通常從直流和低頻開始 [5]。每一個(gè)碼元只能取離散的有限個(gè)值，例如在二進(jìn)制中， an 取 0 或 1 兩個(gè)值；在 M 進(jìn)制中， an 取 0， 1， 2，?，M1等 M 個(gè)值，或者取二進(jìn)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(gè)數(shù)字序列： ?， a2? , a1? ,a0 ,a1 ,a2 ,? ,an ,? 簡(jiǎn)記為｛ an ｝。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對(duì)象通常是二進(jìn)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(yùn)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(hào)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(hào)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(shí)日 ,但 該 技術(shù)的使用無疑將加速 WCDMA 向后 3G 的演進(jìn) [3]。毫無疑問，基頻是手機(jī)的心臟。 基帶又叫基頻 ， 在大部分手機(jī)中，基頻都是最昂貴的半導(dǎo)體元件，隨著顯示屏價(jià)格的下降，基頻正在成為手機(jī)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(xiàng)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(jī)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(duì) 基帶傳輸系統(tǒng) 進(jìn)行綜合系統(tǒng) 的分析 [1]。 研究的意義 實(shí)際中，基帶傳輸不如頻帶傳輸應(yīng)用廣泛，但對(duì)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(dòng)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(jì) 60 年代出現(xiàn)了數(shù)字傳輸技術(shù)，它采用了數(shù)字信號(hào)來傳遞信息，從此通信進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。code of interference。 關(guān)鍵詞： 數(shù) 字 基帶傳輸， 碼間干擾，時(shí)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