【正文】 2FSK 信號可看成不同頻率交替發(fā)送的兩個 2ASK 信號之和，即 )c o s (])([)c o s (])([)c o s (如圖 11（ b）所示。如圖 11（ a）所示。故其表示式為 ? )c o s ( )c o s (2 1122)( ?? ??? ??? tA tAF SK t 時發(fā)送 時發(fā)送 1 0 18 式中，假設碼元的初始相位分別為 1? 和 2? ； 11 2 fπ?? 和 22 2 fπ?? 為兩個不同的碼元的角頻率；幅度為 A 為一常數(shù)，表示碼元的包絡為矩形脈沖。 數(shù)字調制系統(tǒng)仿真 二進制頻移鍵控（ 2FSK） 2FSK信號的產生 : 2FSK 是利用數(shù)字基帶信號控制在波的頻率來傳送信息。在數(shù)字通信的三種調制方式（ ASK、 FSK、 PSK)中，就頻帶利用率和抗噪聲性能（或功率利用率）兩個方面來看，一般而言，都是 PSK 系統(tǒng)最佳。理論上，數(shù)字調制與模擬調制在本質上沒有什么不同，它們都是屬正弦波調制。 如同傳輸模擬信號時一樣，傳輸數(shù)字信號時也有三種基本的調制方式：幅移鍵控 (ASK)、頻移鍵控 (FSK)和相移鍵控 (PSK)。 為了使數(shù)字信號在有限帶寬的高頻信道中傳輸，必須對數(shù)字信號進行載波調制 ,以使信號與信道的特性相匹配 。遇到不會的，先查書自己解決，實在不行，再互相討論。由于知識掌握的不牢固，使我們在編程過程中存在了理解的偏差。我們剛開始是采用分部運行，逐次更改錯誤，后來經過同學們共同的努力，我們學會了使用斷點來查找錯誤和單步運行程序，這對我們以后的實驗有很大的幫助。 由于是對于 Matlab軟件使用不熟練，所以沒有過多采用老師建議的simulink仿真，這個在下次實驗中我們會繼續(xù)研究和努力。 剛開始對系統(tǒng)的整體構成不是很熟悉，思維比較模糊，后來和其他小組同學進行了交流，明白了整個系統(tǒng)的構成。 17 總結 本次實驗主要是利用 MATLAB軟件來進行數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的仿真。眼圖“眼睛” 張開越大，眼圖越端正，表示碼間串擾越小?？赏ㄟ^抽樣判決后還原接收信號。 out=reshape(out,1,M*N)。 out=zeros(M,N)。)。 ylabel(39。t/Ts39。 end。 plot(ttt,ss)。 for k=3:50 ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N)。 subplot(212) % 畫眼圖 ss=zeros(1,eye_num*N)?；鶐盘?39。)。 xlabel(39。 subplot(211) plot(tt,st)。 st=conv(dd,ht)。 dd=sigexpand(d,N)。 t=3*Ts:dt:3*Ts。 N_data=1000。 eye_num=6。 升余弦滾降系統(tǒng)眼圖程序段如下： % 數(shù)字基帶信號波形及其眼圖 % 文件名： Ts=1。 （ 5 ）在抽樣時刻上，上下兩分支離門限最近的一根線跡至門限的距離表示各相應電平的噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就可能發(fā)生錯誤判決。 （ 3 ）在抽樣時刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)的垂直高度，表示最大信號畸變。 （ 2 ）對定時誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。眼圖對于展示數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息：可以從中看出碼間串擾的大小和噪聲的強弱，有助于直觀地了解碼間串擾和噪聲的影響，評價一個基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調整，以減小碼間串擾。與無碼間串擾時的眼圖相比，原來清晰端正的細線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。 當存在噪聲時，噪聲將疊加在信號上，觀察到的眼圖的線跡會變得模糊不清。眼圖 的 “眼睛 ” 張開的大小反映著碼間串擾的強弱。從 “眼圖 ”上可 以觀察出碼間串擾和噪聲的影響，從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣程度。 眼圖 眼圖是指利用實驗的方法估計和改善（通過 調整）傳輸系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形。圖可證明，滾降系數(shù)越大，超出奈奎斯特帶寬的擴展量越大，要求帶寬增大。)。,39。,39。 legend(39。升余弦滾降系統(tǒng)的時域波形 39。)。 xlabel(39。 plot(t,xt)。)。,39。,39。 legend(39。升余弦滾降系統(tǒng)的頻譜 39。)。 xlabel(39。 plot(f,Xf)。 xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(14*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps)。 end。 elseif abs(f(k))*(1a(n))/Ts Xf(n,k)=Ts。 a=[0,1]。 t=10*Ts:dt:10*Ts。 dt=Ts/N。 余弦滾降系統(tǒng)基于 matlab仿真源程序如下 : % 數(shù)字基帶信號傳輸 碼間串擾 升余弦滾降系統(tǒng)的頻譜及其時域波形 % 文件名 Ts=1。 實驗原理 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信源 信 源 編碼器 信道 編碼器 數(shù)字 調制器 數(shù)字 解調器 信道 譯碼器 信 源 譯碼器 信宿 信道 噪聲 數(shù)字信源 數(shù)字信宿 編碼信道 )()()()( ???? RT GCGH ?)()()( tnnTtgatr RsRn n ??? ???????? deHtg jw tR ????? )(21)( 13 實驗內容 余弦滾降基帶傳輸系統(tǒng) 升余弦滾降傳輸特性 H(ω )可表示為 )()()( 10 ??? HHH ?? H(ω )是對截止頻率 ω b的理想低通特性 H0(ω )按 H１ (ω )的滾降特性進行 “圓滑 ”得到的， H1(ω )對于 ω b具有奇對稱的幅度特性，其上、下截止角頻率分別為 ωb+ω ω bω 1。顯然，在相同信息速率的條件下， 4B/3T 碼的碼元傳輸速率要比 1B/1T 碼的低，因而提高了系統(tǒng)的傳輸效率。此外， CMI 碼和曼徹斯特碼一樣都是將一位二進制碼用一組兩位二進 12 制碼表示，因此稱其為 1B2B 碼。正常情況下 ，序列中不會出現(xiàn) “10”碼組，且 “00”和 “11”碼組連續(xù)出現(xiàn)的情況也不會發(fā)生，這種相關性可以用來檢測因干擾而產生的部分錯碼。 CMI 碼的另一個特點是具有一定的誤碼檢測能力。 （ 4） CMI 碼 CMI 碼稱為傳號反轉碼。曼 徹斯特碼中，由于正負脈沖各占一半，因此無直流分量，但這種碼占用的頻帶增加了一倍。 （ 3） 曼徹斯特 Manchester 碼 曼徹斯特碼又稱數(shù)字雙相碼或分相碼，曼徹斯特碼用一個周期的方波來代表碼元 “1”，而用它的反相波形來代表碼元 “0”。因此， HDB3 碼是目前實際系統(tǒng)中應用最廣泛的碼型。從編碼過程中可以看出，每一個 V 碼總是與其前一個非 0 碼（包括 B 碼在內）同極性，因此從收到的碼序列中可以很容易地找到破壞點 V 碼，于是可斷定 V 碼及其前3 個碼都為 0 碼，再將所有的 1 變?yōu)?1 后，便可恢復原始信息代碼。最后可看出， HDB3 碼中， V 碼與其前一個非 0 碼（ 1 或 1）極性相同，起破壞作用；相鄰的 V碼極性交替；除 V 碼外，包括 B 碼在內的所有非 0 碼極性交替。這時再將該連 0 小段中的第 1 個 0 變成 B 或 B， B 的極性 與其前一個非 0 碼相反，并讓后面的非零碼從 V 碼后開始再極性交替變化。 3 為了使附加 V 碼后的序列中仍不含直流分量，必須保證相鄰的V 碼極性交替。 2 如果出現(xiàn)四個以上連 0 串時，則將每 4 個連 0 小段的第 4 個 0 變成與其前一個非 0 碼（ 1 或 1）相同的碼。 HDB3 碼 HDB3 （ High Density Bipolar 3）是三階高密度雙極性碼，它是為了克服傳輸波形中出現(xiàn)長連 “0”碼情況而設計的 AMI 碼的改進型。 AMI 碼除了上述特點外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點。 例如： 碼元序列： 1 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 00 AMI 碼： 1 0011010111100 由 AMI 碼的編碼規(guī)則可以看出，由于 1 和 1 各占一半，因此，這種碼中無直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，信號的能量主要集中在 2 T f 處，其中Tf 為碼元速率。 傳號交替反轉碼 AMI 碼 （ AMI Alternate Mark Inversion）碼又稱為平衡對稱碼?；鶐鬏斚到y(tǒng)中常用的線路傳輸型碼主要有：傳號交替反轉碼 AMI 碼、三階高密度雙極性碼 3 HDB 碼、分相碼 Manchester 碼、傳號反轉碼 CMI 碼以及 4B3T 碼等。但在相同信號功率的條件下，多進制傳輸系統(tǒng)的抗干擾性能不如二進制系統(tǒng)。這種波形的取值不是兩值而是多值的。由式（ ）可以導出譯碼方程為 an bn1⊕ bn （ ） 由上式可看出，譯碼時只要檢查前后碼元電平是否有變化就可以判決發(fā)送的是 “1”碼還是 “0”碼。 由上式看出，當絕對碼 an 每出現(xiàn)一個 “1”碼時，差分碼bn 電平變化一次；當 an 出現(xiàn) “0”碼時，差分碼 bn 電平與前一碼元 bn1 相同。所謂差分波形是一種把信息碼元 “1”和 “0”反映在相鄰信號碼元的相對電平變化上的波形，差分波形中，碼元 “1”和 “0”分別用電平的跳變和不變來表示，即用相鄰信號碼元 的相對電平來表示碼元 “1”和 “0”，故差分波形也稱為相對碼波形。 9 （ 4） 雙極性歸零波形 這種波形是用正電平和負電平分別表示二進制碼元的 “1”碼和 “0”碼，但每個電脈沖在小于碼元寬度的時間內都要回到零電平，這種波形兼有雙極性波形和歸零波形的特點。歸零波形由于碼元間隔明顯，因此有利于定時信息的提取。故雙極性波形在基帶傳輸系統(tǒng)中應用廣泛。此外，從信源的統(tǒng)計規(guī)律來看， “1”碼和 “0”碼出現(xiàn)的概率相等，所以這種波形無直流分量。故這種脈沖又稱為不歸零碼（ NRZ NonReturn to Zero） NRZ 波形一般用于近距離的電傳機之間的信號傳輸。（ 1） .單極性波形（ NRZ） 這是一種最簡單的二進制數(shù)字基帶信號波形。下面我們就以矩形脈沖為 例，介紹常用的幾種數(shù)字基帶信號波形。原則上可選擇任意形狀的脈沖作為基帶信號波形，如矩形脈沖、三角波、高斯脈沖及升余弦脈沖等。實際系統(tǒng)中常常根據通信距離和傳輸方式等不同的要求，選擇合適的基帶碼型。碼型變換 實際上是把數(shù)字信息用電脈沖信號重新表示的過程。為避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，基帶傳輸碼型必須保證在任何情況下都能使序列中 “1”和 “0”出現(xiàn)的概率基本相同，且不出現(xiàn)長連 “1”或 “0”的情況。這一點也是為了便于定時信息的提取而提出的。實際經 驗告訴我們，所傳輸?shù)男盘栔胁粌H要有定時分量，而且定時分量還必須具有足夠大的能量，才能保證同步提取電路穩(wěn)定可靠的工作。一般來說，這種定時脈沖信號是從數(shù)字基帶信號中直接提取的。 （ 2） 數(shù)字基帶信號中應含有足夠大的定時信息分量。在基帶傳輸系統(tǒng)中，往往存在著隔直電容及耦合變壓器，不利于直流及低頻分量的傳輸。適合于在有線信道中傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號形式稱為線路傳輸碼型。利用 MATLAB 軟件仿真出每一種碼型，讓學生通過仿真軟件的使用，加深對碼和波形的理解。 軟件的功能主要有： 1） 實現(xiàn)各種常用碼型的數(shù)字基帶信號仿真； 2） 能產生隨機的數(shù)字信號序列，具有普遍性； 3)能繪制直觀、清晰、準確、可靠的數(shù)字基帶 信號仿真圖形； 4)要對相應的碼型的特點進行相應的描述。 數(shù)字基帶信號有二元碼和三元碼，有歸零碼和非歸零碼等，有的具有直流分量，在波形上具有不同的特點，他們有不同的特點，有的低頻成份多，有的高頻成份多，有的具有直流分量，有的占有帶寬等，所有這些在波形處理時會對一些學生產生模糊的概念，針對本科類的學生 要求，他們如何理解、辨別、掌握這些信號波形的特點，同時可以讓學生在仿真過程中對通信原理的各種概念加深理解。信號在傳輸過程中，由于 信道特性不理想 及加性噪聲的影響，會使接收到的信號波形產生失真 ，為了減小失 真對信 號的影響，接收信號首先進入接收濾波器濾波，然后 再經均衡器對 失真信 號進行校正，最后由取樣判決器恢復數(shù)字基帶脈沖序 列。為了使這種信號適合 于信道的傳輸，一般 要經過碼形變換器，把單極性的二進制脈沖變成雙極 性脈沖（如 AMI 碼或 3 HDB 碼）。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的模型如圖 11 所示，它主要包括碼型變換器、發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、均衡器和取樣判決器等部分。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號則必須經過調制過程，將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應地，在接收端必須經過解調過程，才能恢復數(shù)字基帶信號。這些二進制數(shù)字信號的頻帶范圍通常從直流和低頻開始，直到某一頻率 m f ，我們稱這種信號為數(shù)字基帶信號。總之， Matlab 語言的設計思 想可以說代表了當前計算機高級語言的發(fā)展