PAGE通信系統(tǒng)建模與仿真課程設計2009級通信工程專業(yè)71班級題目基于SIMULINK的基帶傳輸系統(tǒng)的仿真姓名張建濤學號091307136指導教師閆利超胡娟小組成員李迎亞黃喬飛201任務書試建立一個基帶傳輸模型，采用曼徹斯特碼作為基帶信號，發(fā)送濾波器為平方根升余弦濾波器，滾降系數(shù)為0.5，信道為加性高斯信道，接收濾波器與發(fā)送濾波器相匹配。發(fā)送數(shù)據(jù)率為1000bps，要求觀察接收信號眼圖，并設計接收機采樣判決部分，對比發(fā)送數(shù)據(jù)與恢復數(shù)據(jù)波形，并統(tǒng)計誤碼率。另外，對發(fā)送信號和接收信號的功率譜進行估計。假設接收定時恢復是理想的?；鶐到y(tǒng)的理論分析（參照通信原理教材146頁，分兩方面說明：1.基帶系統(tǒng)傳輸模型和工作原理；2.基帶系統(tǒng)設計中的碼間干擾和噪聲干擾以及解決方案）1.基帶系統(tǒng)傳輸模型和工作原理數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成框圖如圖1所示，它通常由脈沖形成器、發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、抽樣判決器與碼元再生器組成。系統(tǒng)工作過程及各部分作用如下。抽樣判決抽樣判決接收濾波器GRf帶限抽樣判決抽樣判決接收濾波器G帶限信道C發(fā)送濾波器Geq\o\ac(○,+)k=-∞∞anδt-TsygTtgRnt定時信號圖1：數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)方框圖發(fā)送濾波器進一步將輸入的矩形脈沖序列變換成適合信道傳輸?shù)牟ㄐ蝕T基帶傳輸系統(tǒng)的信道通常采用電纜、架空明線等。信道既傳送信號，同時又因存在噪聲nt和頻率特性不理想而對數(shù)字信號造成損害，使得接收端得到的波形gRt接收濾波器是收端為了減小信道特性不理想和噪聲對信號傳輸?shù)挠绊懚O置的。其主要作用是濾除帶外噪聲并對已接收的波形均衡，以便抽樣判決器正確判決。抽樣判決器首先對接收濾波器輸出的信號yt在規(guī)定的時刻（由定時脈沖cp控制）進行抽樣，獲得抽樣信號rBernoulli模塊參數(shù)圖2由伯努利信源產(chǎn)生曼徹斯特碼建模及參數(shù)設置：Pulse模塊參數(shù)Relay模塊參數(shù)圖3發(fā)送濾波器、信道、接收匹配濾波器的建模及參數(shù)設置：發(fā)送濾波器參數(shù)AWGN參數(shù)匹配接收濾波器參數(shù)圖4抽樣與判決器的建模及參數(shù)設置：Pulse恢復定時模塊參數(shù)Relay判決模塊參數(shù)圖5基帶傳輸系統(tǒng)的總模型：圖6基帶傳輸系統(tǒng)的總模型仿真結(jié)果分析（給出模型圖中各點輸出時域波形，對結(jié)果進行分析；給出接收信號眼圖并分析；分別對發(fā)送信號和接收信號的功率譜進行估計，對比其結(jié)果；統(tǒng)計傳輸過程的誤碼率并分析造成誤碼的原因）1、曼徹斯特編碼前與編碼后波形圖72、發(fā)送數(shù)據(jù)波形與接收數(shù)據(jù)波形圖8從以上兩圖可以看出，曼徹斯特的編碼完全正確，發(fā)送數(shù)據(jù)波形與接收數(shù)據(jù)波形完全吻合，由于誤碼率很低且示波器的顯示范圍有限，在圖8中看不到傳輸錯誤的碼元。通過接收端與發(fā)送端時域波形對比，可以看出設計的抽樣判決器的抽樣判決門限比較合理，可以順利的完成對基帶信號的抽樣判決，與理論分析相一致。3、經(jīng)過濾波器、信道的各點時域波形圖9上圖第一個波形為發(fā)送濾波器輸出端時域波形，產(chǎn)生了規(guī)律的比較適合信道傳輸?shù)牟ㄐ危容^光滑。中間的波形為信道輸出端的時域波形，由于信噪比不是太高，對發(fā)送濾波器輸出的信號影響不明顯。最下端的波形為接收濾波器輸出時域波形?？梢砸姷模肼暠换緸V除，接收濾波器輸出波形比較平滑。4、曼徹斯特碼元與解碼后的波形比較圖10通過這兩個波形比較，可以看出數(shù)據(jù)經(jīng)過發(fā)送濾波器、AWGN信道、接收濾波器、采樣、判決恢復后，基本完全與原波形一致。5、接收眼圖波形與分析圖11（1）從上圖中可以看出，眼圖的線跡比較細，比較清晰，并且“眼睛”很大，說明誤碼率比較低，碼間串擾與噪聲對系統(tǒng)傳輸可靠性影響不大。（2）從上圖中可以看出最佳時刻是0.2,0.7,1.2,1.7左右等時刻“眼睛”最大即抽樣最佳時刻。（3）因為眼圖眼邊的斜率比較大，所以看出定時誤差靈敏度比較敏感。（4）“眼睛”張開的寬度為可抽樣的時間范圍。（5）抽樣時刻，上下兩個陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限，若噪聲瞬時值超過它就可能發(fā)生錯判。6、發(fā)送信號與接收信號功率譜估計與分析發(fā)送信號功率譜接收信號功率譜圖12從兩圖比較中可以看出，接收信號的功率譜與發(fā)送信號的功率譜基本完全一樣，說明整個基帶傳輸系統(tǒng)模型的設計是合理的，能滿足要求，具有較好的抗碼間串擾的能力。7、誤碼率統(tǒng)計與分析圖13圖14通過誤碼率統(tǒng)計“Display”模塊可知該系統(tǒng)的誤碼率為0.0095，且誤碼率會隨著仿真時間的增長逐步降低。由圖14發(fā)送數(shù)據(jù)波形與接收數(shù)據(jù)波形比較，可以看到中間有一處出現(xiàn)了錯誤：原碼為“0”，接收到的卻是“1”。原因可能有以下幾個方面：eq\o\ac(○,1)、誤碼有可能是由于噪聲造成的。由于噪聲的存在，可能會使原有基帶信號的正負電平出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，由于抽樣判決門限為0，造成判決出錯出現(xiàn)誤碼。eq\o\ac(○,2)、有可能是碼間干擾的原因。雖然理論分析可以完全消除碼間干擾，但是由于平方根升余弦濾波器等部件不可能是完全理想的，所以在仿真及實際工程中碼間干擾是不會完全消除的。eq\o\ac(○,3)、由于采用相乘器等模塊構(gòu)造解碼器，其解碼過程也有可能會出錯。遇到的問題及解決的方法剛開始拿到這個題目時，覺得很簡單，因為通信建模書上有相似的例題，只是必須要把兩個例題的模塊組合到一起，然后修改下要求的參數(shù)，可是組合到一起之后問題就出來啦，改過參數(shù)后，曼徹斯特編碼模塊編出來的不是曼徹斯特碼了，這讓我很是頭疼，因為要求的是用曼徹斯特碼做基帶信號，沒辦法，只好在紙上畫波形圖，弄清楚曼徹斯特編碼模塊的原理，這其中胡娟老師的講解給了我莫大的幫助。然后把“Pulse”的抽樣時間按編碼原理調(diào)了下，出來的結(jié)果是曼徹斯特編碼了。然后就是結(jié)果分析的時候出現(xiàn)了問題，首先是誤碼率太大了，達到了0.5，剛開始不知道問題出在哪了，改其他參數(shù)，誤碼率就是不變，經(jīng)過思考影響誤碼率的因素，最終發(fā)現(xiàn)判決器“Relay”的判決門限設置錯了，改了之后誤碼率大大減小了。其次，老師說功率譜不對，這讓我很郁悶，參數(shù)什么的都是按要求設置的，功率譜怎么可能會錯呢，左思右想不得其解，最后去問了同學，看了他的模型才發(fā)現(xiàn)原來我把頻譜儀給接錯位置了，經(jīng)過改進，一切問題就都解決了。結(jié)束語（收獲、體會和改進設計的建議）這次的課程設計雖然時間很短，但讓我付出了很多汗水，也學到了很多東西。通過這次的課程設計，讓我更加清楚明了的學習到Simulink中的通信系統(tǒng)模型的搭建流程及各種功能模塊的作用和參數(shù)設置的具體情況，同時，也讓我學會了當遇到問題時，該如