數(shù)字信號基帶傳輸系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)21 - copy

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1、Week15lab在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號可以不經(jīng)過調(diào)制和解調(diào)過程在信道中直接傳送，這種通信系統(tǒng)我們稱它為基帶傳輸系統(tǒng)。它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字信號的傳輸方式有兩種：基帶傳輸和頻帶傳輸。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸?shù)膶ο笸ǔＪ嵌M(jìn)制數(shù)字信號，它可能是來自計算機(jī)、電傳打字機(jī)或其它數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字脈沖，也可能是來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼調(diào)制（PCM）信號。這些二進(jìn)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，我們稱這種信號為數(shù)字基帶信號。它不經(jīng)過調(diào)制而直接傳送的方式，即發(fā)送端不使用調(diào)制器，接收端也不使用解調(diào)器。

2、13第1章數(shù)字信號基帶傳輸系統(tǒng)1.1數(shù)字信號基帶傳輸系統(tǒng)的理論分析1.1.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型及工作原理數(shù)字信號的傳輸方式按其在傳輸中對應(yīng)的信號的不同可分為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)和數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)。在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號可以不經(jīng)過調(diào)制和解調(diào)過程在信道中直接傳送，這種不使用調(diào)制和解調(diào)設(shè)備而直接傳輸基帶信號的通信系統(tǒng)，我們稱它為基帶傳輸系統(tǒng)。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(jīng)過調(diào)制過程，將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應(yīng)地，在接收端必須經(jīng)過解調(diào)過程，才能恢復(fù)數(shù)字基帶信號。我們把這種包括了調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系

3、統(tǒng)稱為數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的模型如圖1.1所示，它主要包括信道信號形成器、發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、抽樣判決器、同步提取電路等部分。信道信號形成器、發(fā)送濾波器信道接收濾波器抽樣判決器判決器同步提取數(shù)字帶信號圖1.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型1)系統(tǒng)總的傳輸特性如式（1-1）（1-1）是信道中的噪聲。2)基帶系統(tǒng)的工作原理：信源是不經(jīng)過調(diào)制解調(diào)的數(shù)字基帶信號，信源在發(fā)送端經(jīng)過發(fā)送濾波器形成適合信道傳輸?shù)拇a型，經(jīng)過含有加性噪聲的有線信道后，在接收端通過接收濾波器的濾波去噪，由抽樣判決器進(jìn)一步去噪恢復(fù)基帶信號，從而完成基帶信號的傳輸。1.1.2數(shù)字基帶信號的要求數(shù)字基帶傳輸

4、系統(tǒng)的輸入信號是由終端設(shè)備或編碼設(shè)備產(chǎn)生的二進(jìn)制脈沖序列，通常是單極性的矩形脈沖信號（NRZ13碼）。為了使這種信號適合于信道的傳輸，一般要經(jīng)過碼形變換器，把單極性的二進(jìn)制脈沖變成雙極性脈沖（如AMI碼或3HDB碼）。發(fā)送濾波器對碼脈沖進(jìn)行波形變換，以減小信號在基帶傳輸系統(tǒng)中傳輸時產(chǎn)生的碼間串?dāng)_。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(chǎn)生失真，為了減小失真對信號的影響，接收信號首先進(jìn)入接收濾波器濾波，然后再經(jīng)均衡器對失真信號進(jìn)行校正，最后由取樣判決器恢復(fù)數(shù)字基帶脈沖序列。目前，雖然在實(shí)際使用的數(shù)字通信系統(tǒng)中，基帶傳輸方式不如數(shù)字載波傳輸方式那樣

5、應(yīng)用廣泛，但由于數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)中最基本的傳輸方式，而且從理論上來說，任何一種線性載波傳輸系統(tǒng)都可以等效為基帶傳輸系統(tǒng)，因此理解數(shù)字信號的基帶傳輸過程十分重要。不同形式的數(shù)字基帶信號（又稱為碼型）具有不同的頻譜結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)信道的傳輸特性及接收端再生、恢復(fù)數(shù)字基帶信號的需要，必須合理地設(shè)計數(shù)字基帶信號，即選擇合適的信號碼型。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。一般來說，選擇數(shù)字基帶信號碼型時，應(yīng)遵循以下基本原則：1.數(shù)字基帶信號應(yīng)不含有直流分量，且低頻及高頻分量也應(yīng)盡量的少。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

6、傳輸。此外，高頻分量的衰減隨傳輸距離的增加會快速地增大，另一方面，過多的高頻分量還會引起話路之間的串?dāng)_，因此希望數(shù)字基帶信號中的高頻分量也要盡量的少。2.數(shù)字基帶信號中應(yīng)含有足夠大的定時信息分量?；鶐鬏斚到y(tǒng)在接收端進(jìn)行取樣、判決、再生原始數(shù)字基帶信號時，必須有取樣定時脈沖。3.基帶傳輸?shù)男盘柎a型應(yīng)對任何信源具有透明性，即與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)。這一點(diǎn)也是為了便于定時信息的提取而提出的。信源的編碼序列中，有時候會出現(xiàn)長時間連“0”的情況，這使接收端在較長的時間段內(nèi)無信號，因而同步提取電路無法工作。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

7、率基本相同，且不出現(xiàn)長連“1”或“0”的情況。當(dāng)然，這要通過碼型變換過程來實(shí)現(xiàn)。碼型變換實(shí)際上是把數(shù)字信息用電脈沖信號重新表示的過程。此外，選擇的基帶傳輸信號碼型還應(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。實(shí)際系統(tǒng)中常常根據(jù)通信距離和傳輸方式等不同的要求，選擇合適的基帶碼型。對不同的數(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。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。但實(shí)