【正文】 自計(jì)算機(jī)，電傳機(jī)等數(shù)據(jù)終端的各種數(shù)字代碼，也可以來(lái)自模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后的脈沖編碼（ PCM）信號(hào)等。這些取值離散的波形可以使未經(jīng)調(diào)制的電信號(hào)，也可以是調(diào)制后的信號(hào)。在某些具有低通特性的有線(xiàn)信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，基帶信號(hào)可以不經(jīng)過(guò)載波調(diào)制而直接進(jìn)行傳輸。這種不經(jīng)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)，成為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。 目前，雖然數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)不如帶通傳輸那樣應(yīng)用廣泛，但對(duì)于基帶傳輸系統(tǒng)的研究仍是十分有意 義的。 數(shù)字基帶傳輸?shù)哪Ｐ腿閳D 11 所示，它主要包括碼型變化器、發(fā)送濾波器、信道、接受濾波器、均衡器和取樣判決器等部 分。為了使這種信號(hào)適合于信道的傳輸，一般要經(jīng)過(guò)碼形變換器，把單極性的二進(jìn)制脈沖變成雙極性脈沖（如 AMI 碼或 HDB3碼）。信號(hào)在傳輸過(guò)程中，由于信道特性不理想及加性噪聲的影響，會(huì)使接收到的信號(hào)波形產(chǎn)生失真 ， 為了減小失真對(duì)信號(hào)的影響，接收信號(hào)首先進(jìn)入接收濾波器濾波，然后再經(jīng)均衡器對(duì)失真信號(hào)進(jìn)行校正，最后由取樣判決器恢復(fù)數(shù)字基帶脈沖序列。 采用具有可視化建模和動(dòng)態(tài)仿真能力的 MATLAB 仿真平臺(tái) SIMULINK, 設(shè)計(jì)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)軟件的系統(tǒng)定義、模型構(gòu)造的過(guò)程 .通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果分析和誤碼性能測(cè)試表明 ,該仿真系統(tǒng)完全符合實(shí)驗(yàn)要求。數(shù)字基帶信號(hào)的類(lèi)型有很多，以下是幾種基本的基帶信號(hào)波形。 它 用正電平和零電平分別 對(duì)應(yīng) 二進(jìn)制 代 碼“ 1” 和 “ 0”；或者說(shuō)，它在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi) 用脈沖的有 或 無(wú)來(lái)表示 “ 1” 和 “ 0”。 雙極性波形 它 用正電平和負(fù)電平 的脈沖 分別表示二進(jìn)制 代 碼 的 “ 1” 和 “ 0”。 單極性歸零波形 所謂歸零波形是指它的有電脈沖寬度 ? 小于碼元寬度 sT ，即信號(hào)電壓在一個(gè)碼元終止時(shí)刻前總要回到零電平。 與歸零波形相對(duì)應(yīng)，上面的單極性波形和雙極性波形屬于非歸零波形，其占空比 ? / sT =100%。它兼有雙極性和歸零波形的特點(diǎn)。 8 差分 波形 這種波形是用相鄰碼元的電平的跳變和不變表示消息代碼，而與碼元本身的電位或極性無(wú)關(guān)。用差分波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，特別是在相應(yīng)調(diào)制系統(tǒng)中可用于解決載波相位模糊問(wèn)題。為了提高頻帶利用率，可以采用多電平波形或多值波形。 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 AMI 碼 AMI 碼 的全稱(chēng)是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼 。 例如： 消息碼 ： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 ? AMI碼： 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 0 0 1 +1 ? AMI 碼對(duì)應(yīng)的波形是具有正，負(fù)，零三種電平的脈沖序列。 優(yōu)點(diǎn)： 無(wú)直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，能量集中在 頻率為 1/2碼速 處 ；編解碼電路簡(jiǎn)單，且可利用傳號(hào)極性交替這一規(guī)律觀(guān)察誤碼情況；如果它是 AMI— RZ 波形，接收后只要全波整流，就可變?yōu)閱螛O性 RZ 波形，從中可以提取位定時(shí)分量。 9 HDB3碼 HDB3 碼全稱(chēng) 是三階高密度雙極性碼 。 編碼規(guī)則： （ 1） 檢查 消息 碼中 “ 0” 的個(gè)數(shù) 。 （ 2） 如果出現(xiàn)四個(gè)以上連 “ 0 ” 串時(shí)，則將每 4 個(gè)連 “ 0 ”化作一小節(jié)，定義為 B00V，稱(chēng)為破壞節(jié)，其中 V 稱(chēng)為破壞脈沖，而 B稱(chēng)為調(diào)節(jié)脈沖 。 V 的取值為 +1或 1。 （ 5） V碼后面的傳號(hào)碼極性 極性也要交替。 HDB3碼的編碼規(guī)則 雖然 比較復(fù)雜，但 解 碼卻比較簡(jiǎn)單。 HDB3碼的特點(diǎn)是明顯的，它既保留 AMI碼無(wú)直流分量，便于直接傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又 克服了長(zhǎng)連 0串（連 0 的個(gè)數(shù)最多 3 個(gè)）的出現(xiàn)， HDB3碼的頻譜中既消除了直流和甚低頻分量，又消除了方波中的高頻分量，非常適合基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求。雖然 HDB3碼比 AMI 碼的性能更好，但它仍屬于 1B1T 碼型。它 用一個(gè)周期的 正負(fù)對(duì)稱(chēng) 方波來(lái)代表碼元 “ 0” ，而用它的反相波形來(lái)代表碼元 “ 1” 。 例如： 消息碼： 1 1 0 0 1 0 1 雙相碼： 10 10 01 01 10 01 10 這種碼在每個(gè)碼元的中心部位都發(fā)生電平跳變，因此有利于定時(shí)同步信號(hào)的提取，而且定時(shí)分量的大小不受信源統(tǒng)計(jì)特性的影響。曼徹斯特碼適合在較短距離的同軸電纜信道上傳輸。雙相碼是利用每個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間中間的電平跳變進(jìn)行同步和信碼表示。 密勒碼 密勒碼又稱(chēng)延遲調(diào)制碼，是雙相碼的一種變形?！?0”碼有兩種情況：?jiǎn)蝹€(gè)“ 0 ”時(shí)，在碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)不出現(xiàn)電平躍變，且與相鄰碼元的邊界處也不躍變，連“ 0”時(shí)，在兩個(gè)“ 0”碼的邊界處出現(xiàn)電平躍變，即“ 00”與“ 11”交替。 編碼規(guī)則：“ 1”碼交替用“ 11”和“ 00”兩 位碼表示；“ 0”碼固定的用“ 01”表示。為分析方便，我們把這個(gè)序列對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)表示成 ????? ?? n sn nTtatd )()( ? 這個(gè)信號(hào)是由時(shí)間間隔為 sT 的單位沖激函數(shù) )(t? 構(gòu)成的序列，其每一個(gè) )(t? 的強(qiáng)度則由 na 決定。 設(shè)發(fā)送濾波器的傳輸特性為 )(?TG ，則 )(tgT 由下式確定 ??? ? deGtg tjTT ????? )(21)( 若再設(shè)信道的傳輸特性為 )(?C ，接收濾波器的傳輸特性為 )(?RG ，則圖 12所示的基帶傳輸系統(tǒng)的總傳輸特性為 )()()()( ???? RT GCGH ? 其單位沖激響應(yīng)為 ??? ? deHth tj????? )(21)( )(th 是在單個(gè) )(t? 作用下， )(?H 形成的輸出波形。 然后，抽樣判決器對(duì) )(tr 進(jìn)行抽樣判決，以確定所傳輸?shù)臄?shù)字信息序列 ??na 。由上式可得 )(])[()()( 0000 tkTntTnkhathatkTr sRkn snks ??????? ?? 式中： )(0thak 是第 k個(gè)接收碼元波形的抽樣值，它是確定 ka 的依據(jù)；?? ??kn sn tTnkha ])[( 0是除第 k 個(gè)碼元以外的其它碼元波形在第 k 個(gè)抽樣時(shí)刻上的總和，它對(duì)當(dāng)前碼 元 ka 的判決起著干擾的作用，所以稱(chēng)之為碼間串?dāng)_值，由于 na 14 是以概率出現(xiàn)的，故碼間串?dāng)_值通常是一個(gè)隨機(jī)變量； )( 0tkTn sR ? 是輸出噪聲在抽樣瞬間的值，它是一種隨機(jī)干擾，也會(huì)影響第 k個(gè)碼元的正確判決。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計(jì)算 方面首屈一指。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來(lái)解算問(wèn)題要比用 C， FORTRAN 等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn) ,使MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。可以直接調(diào)用 ,用戶(hù)也可以將自己編寫(xiě)的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛(ài)好者都編寫(xiě)了一些經(jīng)典的程序，用戶(hù)可以直接進(jìn)行下載就可以用。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專(zhuān)用 MATLAB 函數(shù)集）擴(kuò)展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類(lèi)型的問(wèn)題。 1984 年由 Little、Moler、 Steve Bangert 合作成立了的 MathWorks 公司正式把 MATLAB 推向市場(chǎng) 。 Matlab 語(yǔ)言的特點(diǎn) Matlab 語(yǔ)言有如下的特點(diǎn)： 編程效率高 用戶(hù)使用方便 擴(kuò)充能力強(qiáng) 語(yǔ)句簡(jiǎn)單，內(nèi)涵豐富 高效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算 方便的繪圖功能 17 第 5 章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 理想低通特性 滿(mǎn)足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的 ???H 有很多種，容易想到的一種極限情況，就是???H 為理想低通型。 余弦滾降特性 為了解決理想低通特性存在的問(wèn)題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這稱(chēng)為“滾降”。按余弦特性滾降 18 的傳輸函數(shù) )(?H 可表示為 ???????????????????????????