【正文】 的少。此外，高頻分量的衰減隨傳輸距離的增加會(huì)快速地增大，另一方面，過多的高頻分量還會(huì)引起話路之間的串?dāng)_，因此希望數(shù)字基帶信號(hào)中的高頻分量也要盡量的少?；鶐鬏斚到y(tǒng)在接收端進(jìn)行取樣、判決、再生原始數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)，必須有取樣定時(shí)脈沖。這就要求數(shù)字基帶信號(hào)中含有或經(jīng)過簡單處理后含有定時(shí)脈沖信號(hào)的線譜分量，以便同步電路提取。（3） 基帶傳輸?shù)男盘?hào)碼型應(yīng)對(duì)任何信源具有透明性，即與信源的統(tǒng)計(jì)特性無關(guān)。信源的編碼序列中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)長時(shí)間連“0”的情況，這使接收端在較長的時(shí)間段內(nèi)無信號(hào)，因而同步提取電路無法工作。當(dāng)然，這要通過碼型變換過程來實(shí)現(xiàn)。此外，選擇的基帶傳輸信號(hào)碼型還應(yīng)有利于提高系統(tǒng)的傳輸效率；具有較強(qiáng)的抗噪聲和碼間串?dāng)_的能力及自檢能力。 數(shù)字基帶信號(hào) 對(duì)不同的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)不同的信道特性及系統(tǒng)指標(biāo)要求，選擇不同的數(shù)字脈沖波形。但實(shí)際系統(tǒng)常用的數(shù)字波形是矩形脈沖，這是由于矩形脈沖易于產(chǎn)生和處理。這種波形用正（或負(fù)）電平和零電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，也就是用脈沖的有無來表示碼元的“1”和“0”，這種波形的特點(diǎn)是脈沖的極性單一，有直流分量，且脈沖之間無空隙，即脈沖的寬度等于碼元寬度。（2） 雙極性波形 在雙極性波形中，用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，這種波形的脈沖之間也無空隙。同時(shí)這種波形具有較強(qiáng)的抗干擾能力。（3） 單極性歸零波形（RZ） 這種波形的特點(diǎn)是脈沖的寬度（τ ）小于碼元的寬度（T ），每個(gè)電脈沖在小于碼元寬度的時(shí)間內(nèi)總要回到零電平，故這種波形又稱為歸零波（RZReturn to Zero）。但單極性RZ波形中仍含有直流分量，且由于脈沖變窄，碼元能量減小，因而在匹配接收時(shí)，輸出信噪比較不歸零波形的低。（5） 差分波形（相對(duì)碼波形） 信息碼元與脈沖電平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是固定不變的（絕對(duì)的），故稱這些波形為絕對(duì)碼波形，信息碼也稱為絕對(duì)碼。差分波形也可以看成是差分碼序列bn 對(duì)應(yīng)的絕對(duì)碼波形，差分碼bn 與絕對(duì)碼an之間的關(guān)系可用以下的編碼方程表示 bnbn1 ⊕an （）式中，⊕為模2和運(yùn)算符號(hào)?？梢?， bn 前后碼元取值的變化代表了原信碼n a 中的“1”和“0”。（6） 多電平脈沖波形（多進(jìn)制波形） 上述各種波形都是二進(jìn)制波形，實(shí)際上還存在多電平脈沖波形，也稱為多進(jìn)制波形。例如，代表四種狀態(tài)的四電平脈沖波形，每種電平可用兩位二進(jìn)制碼元來表示，如00 代表3E， 代表E， 代 01 10表E，11 代表3E，這種波形一般在高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中用來壓縮碼元速率，提高系統(tǒng)的頻帶利用率。 常用的基帶傳輸碼型 前面提到，為滿足基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求，必須選擇合適的傳輸碼型。下面我們詳細(xì)地介紹這些碼型。這種碼的編碼規(guī)則是：把碼元序列中的“1”碼變?yōu)闃O性交替變化的傳輸碼…，而碼元序列中的“0”碼保持不變。此外，AMI 碼編碼過程中，將一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變成了一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)，即這種碼脈沖有三種電平，因此我們把這種碼稱為偽三電平碼，也稱為1B/1T 碼型。但是AMI碼有一個(gè)重要的缺陷，就是當(dāng)碼元序列中出現(xiàn)長連“0”時(shí)，會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難，因而實(shí)際系統(tǒng)中常采用AMI 碼的改進(jìn)型 HDB3碼。HDB3 碼的編碼規(guī)則是：1把碼元序列進(jìn)行AMI 編碼，然后去檢查AMI 碼中連0 的個(gè)數(shù)，如果沒有四個(gè)以上（包括四個(gè)）連0 串時(shí)，則這時(shí)的AMI 碼就是3 HDB 碼。顯然，這個(gè)碼破壞了“極性交替反轉(zhuǎn)”的規(guī)則，因而稱其為破壞碼，用符號(hào)V 表示（即1 記為V， 記為V） 1 。這一點(diǎn)，當(dāng)相鄰的V 碼之間有奇數(shù)個(gè)非0 碼時(shí)，是能得到保證的；但當(dāng)相鄰的V 碼之間有偶數(shù)個(gè)非0 碼時(shí)，則得不到保證。例如： 碼元序列： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 1 000 0 1 1 AMI 碼： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 –1 000 0 1–1 HDB3 碼： 1 000V 1 0 1 B00V 1 000V 1 1 上例中，第1個(gè)V碼和第2個(gè)V碼之間，有2個(gè)非0 碼（偶數(shù)），故將第2個(gè)4 連0小段中的第1個(gè)0變成B；第2個(gè)V碼和第3個(gè)V碼之間，有1個(gè)非0碼（奇數(shù)），不需變化。雖然HDB3 碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡單。HDB3碼的特點(diǎn)是明顯的，它既保留AMI碼無直流分量，便于直接傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又克服了長連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1B/1T 碼型。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。在CMI 碼中，“1”碼（傳號(hào)）交替地用正、負(fù)電平脈沖來表示，而“0”碼則用固定相位的一個(gè)周期方波表示，CMI 碼和曼徹斯特碼相似，不含有直流分量，且易于提取同步信號(hào)。這是因?yàn)?，CMI 碼中的“1”碼相當(dāng)于用交替的“00”和“11”兩位碼組表示，而“0”碼則固定地用“01” 碼組表示。根據(jù)原CCITT 的建議，CMI碼可用作脈沖編碼調(diào)制四次群的接口碼型以及速率低于8448 kb / s的光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的線路傳輸碼型。 （5）4 B/3T 碼4B/3T 碼是1B/1T 碼的改進(jìn)型它把4 個(gè)二進(jìn)制碼元變換為3 個(gè)三進(jìn)制碼元。 4B/3T 碼的變換過程中需要同步信號(hào)，變換電路比較復(fù)雜，故一般較少采用。它的選取可根據(jù)需要選擇，升余弦滾降傳輸特性H1(ω)采用余弦函數(shù)， 此時(shí)H(ω)為 稱為滾降系數(shù)。 碼間串?dāng)_ 升余弦滾降系統(tǒng)的頻譜及其時(shí)域波形% 文件名 Ts=1。dt=Ts/N。t=10*Ts:dt:10*Ts。a=[0,1]。 for k=1:length(f) Xf(n,k)=0。 elseif abs(f(k))*(1a(n))/Ts Xf(n,k)=*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))*(1a(n))/Ts)))。 end。 end。 xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(14*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps)。plot(f,Xf)。xlabel(39。)。升余弦滾降系統(tǒng)的頻譜39。legend(39。,39。,39。)。plot(t,xt)。xlabel(39。)。升余弦滾降系統(tǒng)的時(shí)域波形39。legend(39。,39。,39。)。圖可證明，滾降系數(shù)越大，超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展量越大，要求帶寬增大。 眼圖眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善（通過調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。從“眼圖”上可 以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計(jì)系統(tǒng)優(yōu)劣程度。眼圖 的 “眼睛” 張開的大小反映著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱。 　　當(dāng)存在噪聲時(shí)，噪聲將疊加在信號(hào)上，觀察到的眼圖的線跡會(huì)變得模糊不清。與無碼間串?dāng)_時(shí)的眼圖相比，原來清晰端正的細(xì)線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。眼圖對(duì)于展示數(shù)字信號(hào)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?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀地了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評(píng)價(jià)一個(gè)基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。 （ 2 ）對(duì)定時(shí)誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。（ 3 ）在抽樣時(shí)刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)的垂直高度，表示最大信號(hào)畸變。（ 5 ）在抽樣時(shí)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(yīng)電平的噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。升余弦滾降系統(tǒng)眼圖程序段如下：% 數(shù)字基帶信號(hào)波形及其眼圖% 文件名：Ts=1。eye_num=6。N_data=1000。t=3*Ts:dt:3*Ts。dd=sigexpand(d,N)。st=conv(dd,ht)。subplot(211)plot(tt,st)。xlabel(39。)。基帶信號(hào)39。subplot(212)% 畫眼圖ss=zeros(1,eye_num*N)。for k=3:50 ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N)。 plot(ttt,ss)。end。t/Ts39。ylabel(39。)。out=zeros(M,N)。out=reshape(out,1,M*N)?？赏ㄟ^抽樣判決后還原接收信號(hào)。眼圖“眼睛”張開越大，眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越小。本次實(shí)驗(yàn)主要是利用MATLAB軟件來進(jìn)行數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的仿真。 剛開始對(duì)系統(tǒng)的整體構(gòu)成不是很熟悉，思維比較模糊，后來和其他小組同學(xué)進(jìn)行了交流，明白了整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成。 由于是對(duì)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(gè)在下次實(shí)驗(yàn)中我們會(huì)繼續(xù)研究和努力。我們剛開始是采用分部運(yùn)行，逐次更改錯(cuò)誤，后來經(jīng)過同學(xué)們共同的努力，我們學(xué)會(huì)了使用斷點(diǎn)來查找錯(cuò)誤和單步運(yùn)行程序，這對(duì)我們以后的實(shí)驗(yàn)有很大的幫助。由于知識(shí)掌握的不牢固，使我們在編程過程中存在了理解的偏差。遇到不會(huì)的，先查書自己解決，實(shí)在不行，再互相討論。為了使數(shù)字信號(hào)在有限帶寬的高頻信道中傳輸，必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制,以使信號(hào)與信道的特性相匹配。如同傳輸模擬信號(hào)時(shí)一樣，傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)也有三種基本的調(diào)制方式：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。理論上，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制在本質(zhì)上沒有什么不同，它們都是屬正弦波調(diào)制。在數(shù)字通信的三種調(diào)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(gè)方面來看，一般而言，都是PSK系統(tǒng)最佳。 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真（2FSK）2FSK信號(hào)的產(chǎn)生: 2FSK是利用數(shù)字基帶信號(hào)控制在波的頻率來傳送信息。故其表示式為 式中，假設(shè)碼元的初始相位分別為和；和為兩個(gè)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(luò)為矩形脈沖。如圖11（a）所示。如圖11（b）所示。(a) (b) 2FSK信號(hào)產(chǎn)生原理圖 由鍵控法產(chǎn)生原理可知，一位相位離散的2FSK信號(hào)可看成不同頻率交替發(fā)送的兩個(gè)2ASK信號(hào)之和，即 其中是脈寬為的矩形脈沖表示的NRZ數(shù)字基帶信號(hào)。2FSK信號(hào)的頻譜特性： 由于相位離散的2FSK信號(hào)可看成是兩個(gè)2ASK信號(hào)之和，所以，這里可以直接應(yīng)用2ASK信號(hào)的頻譜分析結(jié)果，比較方便，即 2FSK信號(hào)帶寬為 式中，是基帶信號(hào)的帶寬。其非相干檢測解調(diào)框圖如下 M信號(hào)非相干檢測解調(diào)框圖當(dāng)k=m時(shí)檢測器采樣值為：當(dāng)k≠m時(shí)在樣本和中的信號(hào)分量將是0，只要相繼頻率之間的頻率間隔是,就與相移值無關(guān)了，于是其余相關(guān)器的輸出僅有噪聲組成。二進(jìn)制FSK系統(tǒng)的理論誤碼率與信噪比的關(guān)系給出如下2FSK調(diào)制與解調(diào)基于MATLAB仿真:2FSK基于MATLAB的程序2FSK基于MATLAB的程序代碼fs=2000。f1=20。 %兩個(gè)信號(hào)的頻率a=round(rand(1,10))。 %信號(hào)反轉(zhuǎn)，和g1反向g11=(ones(1,2000))39。 %抽樣g1a=g11(:)39。*g2。t=0:dt:10dt。fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t)。fsk=fsk1+fsk2。 %噪聲sn=fsk+no。plot(t,no)。噪聲波形39。幅度39。plot(t,fsk)。產(chǎn)生的波形39。幅度39。plot(t,sn)。將要通過濾波器的波形39。幅度的大小39。t39。b2=fir1(101,[90/800 110/800])。H2=filter(b2,1,sn)。plot(t,H1)。經(jīng)過帶通濾波器f1后的波形39。幅度39。plot(t,H2)。經(jīng)過帶通濾波器f2后的波形39。幅度39。t39。sw2=H2.*H2。plot(t,sw1)。經(jīng)過相乘器h1后的波形39。幅度39。plot(t,sw2)。經(jīng)過相乘器h2后的波形39。?幅度39。t39。 %經(jīng)過低通濾波器figure(4)st1=filter(bn,1,sw1)。subplot(211)。title(39。)ylabel(39。)subplot(212)。title(39。)ylabel(39。)xlabel(39。)%判決figure(5)st=st1+st2。plot(t,st)。經(jīng)過抽樣判決器后的波形39。幅度39。plot(t,sn)。原始的波形39。幅度39。t39。 else st(i)=st2(i)。數(shù)字幅度調(diào)制又稱幅度鍵控（ASK），二進(jìn)制幅度鍵控記作2ASK。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0”。 （81）式中，為載波角頻率，為單極性NRZ矩形脈沖序列圖（a）是一般的模擬幅度調(diào)制方法，不過這里的由式（82）規(guī)定；圖（b）是一種鍵控方法，這里的開關(guān)電路受控制。二進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)，由于一個(gè)信號(hào)狀態(tài)始終為0，相當(dāng)于處于斷開狀態(tài)，故又常稱為通斷鍵控信號(hào)（OOK信號(hào)）。包絡(luò)檢波法的原理方框圖如圖82所示。低通濾波器（LPF）的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號(hào)（包絡(luò)）通過。定時(shí)抽樣脈沖（位同步信號(hào)）是很窄的脈沖