基于matlab的基带通信仿真

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1、中南民族大学软件课程设计报告电子信息工程学院08级电子信息工程专业题目数字基带通信系统MATLAB仿真学生廖茜茜学号08071075指导教师代光发2011年5月9日数字基带通信系统MATLAB仿真摘要:以数字基带传输为例,在数字基带通信系统数学模型分析基础上,设计了总体仿真框图。利用MATLAB对各个子模块进行了软件仿真,编程建立了数字基带通信系统仿真模型。并对仿真模型进行了测试。仿真结果与理论值基本一致。关键字:MATLAB；基带传输系统；软件仿真-12-1引言　MATLAB是一种编程语言和可视化工具,它能对数据以图形的方式显示出来,使数据间的关系明了。

2、MATLAB提供包含通信工具箱的各种应用工具箱以及库函数，编程实现对数字基带系统传输的软件仿真，并对结果进行分析。数字通信系统的特征是：他传送的信号是离散的或“数字的”。与模拟通信系统相比（1）抗干扰能力强（2）差错可控（3）已于各种数字终端接口。用现代计算机技术对信号进行处理，加工，变换，存储从而形成智能网。通过利用MATLAB仿真数字基带传输系统，了解数字基带传输过程及误差分析，掌握通信系统建模和编程。2设计依据及框图2.1设计平台本实验基于MATLAB软件为设计平台。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程

3、序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。MATLAB包含丰富的工具箱，系统工具箱中包含了对通信系统进行分析和仿真所需的信源编码、纠错编码、信道、调制解调以及其他所用的库函数。2.2设计思想基带传输系统由发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器组成。如图所示。an为发送滤波器的输入符号系列。在二进制的情况下,符号an取值为0,1,接收滤波器的输出信号rt可表示为:rt=n=-∞∞

4、angRt-nTs+n(t)式中：gRt=12π-∞∞GtωCωGR(ω)ejωtdωgRt仅取决于发送滤波器至接收滤波器的传输特性HX=GTCωGR(ω)-12-图1基带系统模型图对于无码间干扰来说,传输特性H(X)必须满足奈奎斯特第一准则,但从实际的滤波器的实现和对定时的要求等方面考虑,采用升余弦频谱特性的H(X),在最佳系统下,C(X)取1,GT(X),GR(X)均为升余弦频谱特性,它的传输函数为H(ω)=T0≤ω<(1-α)πTT21+sinT2απT-ω(1-α)πT≤ω<(1+α)πT0ω≥(1+α)πT2.3设计框图此图为通信系统的框架，图为

5、包含了三个基本模块：（1）信源，（2）信道，（3）信宿。（1）信源:由文本、声音、图像的二进制编码表示；（2）信道:信道有带限作用，同时会叠加噪声；（3）信宿:尽量去除信道的影响，恢复和信源相同的数据。图2传输系统框图3各模块功能及主要模块的流程图本系统仿真采用自上而下的设计结构，先搭建好总体的系统框图，然后分别完成各个模块的程序仿真，掌握其传输的特性和性能分析，并逐渐改善。-12-图3仿真设计总体框图（1）信号源：由文本，声音，图像的数据抽象出二进制比特流。对大量随机信号进行统计，发现一般信源具有无记忆等概率的特点。本实验可用randint函数模拟产生等

6、概率不相关的二进制比特流；（2）发送滤波器、接收滤波器：均采用升余弦滤波器模拟，将离散量化为适合信道传输的连续量。升余弦滚降特性满足抽样值上无串扰的传输条件，且尾部衰减较快，有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。将双极性随机信号完成补零上抽样使之与升余弦的采样速率相等，再与升余弦滤波器信道冲激响应（rcosine函数产生）相卷积，即得仿真发送滤波器、接收滤波器；图4升余弦滤波器滤波前后（3）信道：数字基带传输中，信道对信息的影响仅限于加性高斯白噪声。用randn函数产生均值为0，方差为1的高斯白噪声。-12-图5噪声产生经hist函数统计，所产生的噪声确实

7、服从标准正态分布，均值都是0。图6噪声统计调整其增益参数改变方差大小。将噪声直接叠加到升余弦滤波器即仿真出数字基带传输信道。噪声方差越大，则误码率越高。-12-图7信号叠加噪声（1）眼图：眼图定性反应了码间串扰大小和噪声大小，可用来指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰，改善系统性能。通过眼图，我们可以得到最佳抽样时刻、定时误差灵敏度、信号受噪声干扰畸变程度、判决门限、噪声容限、零点畸变等信息。图8无噪声眼图图9有噪声眼图（2）抽样判决器：将码元的值与门限进行比较，若大于门限，则将码元判为“1”，否则判为“0”。因为所接收到的信号为双极性码，门限取0为最佳。

8、由眼图也可看出，中央横轴对应于判决门限。-12-图10眼图判断判决