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1、2001年2月山东工业大学学报Vol.31No.1第31卷第1期JOURNALOFSHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFeb.2001基于MATLAB的数字基带传输系统仿真实验设计李蕾杜岩(山东大学信息科学与工程学院济南250061)摘要介绍了《通信原理》课中数学基带传输系统实验的计算机仿真软件设计工作,该软件是在MATLAB动态系统仿真平台SIMULINK上开发的1在对数字基带传输系统进行分析基础上,描述了仿真模型的建立、实现以及仿真结果分析1关键词数字通信系统;计算机辅助实验;计算机仿真中图分类号TN911130引言数字基带传输系统是《通信原理》课
2、程中非常重要的一部分基础性内容,为了使学生加深对通信系统的理解,其中的一些概念、原理往往需要用实验来澄清,但是该实验的实验板在市场上没有销售,而且该实验几乎无法用硬件实现;一些替代性的实验,其实验结果由于受多种因素影响,也往往不能满足要求1因此,开发一套数字基带传输系统仿真实验软件是很有必要的1在仿真软件设计中采用了Mathworks公司的MATLAB作为仿真工具,其仿真平台SIMULINK具有可视化建模和动态仿真的功能1用SIMULINK构造仿真系统,方法简单直观,开发的仿真系统使用时间流动态仿真,可以准确描述真实系统的每一细节,并且在仿真进行的同时具有较强的交互功能,易于
3、使用1另外该软件还具有较好的可扩展性和可维[1]护性1本文给出了采用仿真工具SIMULINK,设计数字基带传输系统仿真实验软件的系统定义、模型构造的过程1通过对仿真结果分析和误码性能测试表明,该仿真系统完全符合实验要求11仿真系统分析与设计数字基带传输系统是把数字基带信号直接送往信道,不经调制直接传输的系统1数字收稿日期:1999211208作者简介李蕾,女,1976年生,通信与信息系统专业硕士研究生1杜岩,男,1966年生,博士,副教授1主要研究方向:图像重建,信号与信息处理186山东工业大学学报2001年[2]基带系统的基本结构可以由图1的模型表示1发送滤波器、传输信道、
4、接收滤波器等效为传输函数为H(X)基带形成网络,对于无码间干扰的基带传输系统来说,H(X)应满足奈奎斯特第一准则,在实验中一般取H(X)为升余弦滚降特性1在最佳系统下,取C(X)=1,[2～4]GT(X)和GR(X)均为升余弦平方根特性1传输信道中的噪声可看作加性高斯白噪声,用产生高斯随机信号的噪声源表示1位定时提取电路,在定时精度要求不高的场合,可以用滤[2,5]波法提取定时信号,滤波法提取位定时的原理可用图2表示1图1基带传输系统模型图2滤波法提取位定时信号原理图图3实验系统仿真模型(与图1相对应)根据以上系统分析,用SIMULINK搭建仿真模型1首先把系统分解成信号发生
5、器、发送ö接收滤波器、传输信道、Manchester编ö解码器、位定时提取电路和采样判决电路这几个子系统1然后对子系统分别进行构造和测试:这些子系统是由SIMULINK模块库提供的第1期李蕾等:基于MATLAB的数字基带传输系统仿真实验设计87基本模块以及通信工具箱、数字信号处理工具箱提供的专用模块搭建并且经过封装形成[6]的1为了显示仿真结果,在模型中添加了示波器(Scope)、功率谱密度仪(PowerSpectralDensity)、眼图(Eye-diagramplot)、误码仪(Errorrate)等画图和显示模块1图3是数字基带传输系统实验的仿真模型11)信号发生器(
6、Signalgenerator)信号发生器产生固定码速率的二进制单极性不归零信号12)发送ö接收滤波器(Raisedcosinefilter)发送滤波器和接收滤波器都是升余弦平方根特性1由于发送滤波器的输入信号是不归零信号而不是冲激信号,因此在滤波器的输入端采取了均衡措施,使其输出的波形为标准的升余弦脉冲1另外由于升余弦滤波器是非因果滤波器,滤波器当前的输出依赖于未来时刻的输入,为解决这一问题,在滤波器中人为地增加了时间延迟,延迟的时间是码速率的整数倍13)传输信道(AWGNchannel)信道引入加性高斯白噪声,理论上,高斯白噪声的功率谱是无限宽的,但是在系统中只要噪声带宽
7、远大于系统的最高带宽就可以满足要求,因此在信道中引入的是限带高斯白噪声1噪声源用相关时间比系统最短时间常数小得多的高斯分布随机序列发生器来模拟14)采样判决(Sampleanddecide)采样判决模块是在位定时信号上升沿到来的时刻,对接收到的基带信号进行采样、判决,恢复出信源比特流15)Manchester编码器ö解码器(Manchesterencoderödecoder)为便于在接收端提取位定时信号,在传输中使用了含有丰富定时信息的Manchester[2]码,Manchester编码器和解码器就完
