基于simulink的基带传输系统综合建模及性能测量

1、基带传输系统综合建模及性能测量要求：构建具有根升余弦滤波器、加性高斯信道的基带二进制收发系统。观测滚降系数为0、0.5、0.75、1时的接收滤波后的眼图，功率谱，解码波形，误码率等。在信道中加入噪声，测出当误码率为0.001、0.01、0.1时的信噪比，眼图，功率谱（当滚降系数为0.75、1时）分析不同滚降系数下，对应相同误码率时，信噪比和眼图有差异的原因。在接收机端建立定时提取锁相环路，观察信道噪声引起的定时抖动。分析定时抖动对滚降系数为0、0.75时的影响。原理：一、数字基带传输的研究的意义第一：在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用这种传输方式。第二：数字基带传输方式迅速发展，用

2、于低速或高速数据传输。第三：基带传输系统的许多问题也是带通传输系统必须考虑的问题。第四：任一个线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统。二、数字基带信号的基本要求不同形式的数字基带信号（又称为码型），具有不同的频谱结构。为适应信道的传输特性及接收端再生、恢复数字基带信号的需要，必须合理地设计数字基带信号，即选择合适的信号码型。适合于在有线信道中传输的数字基带信号形式称为线路传输码型。一般来说选择数字基带信号码型时，应遵循以下基本原则：不含直流分量且低频分量尽量少。应含有丰富的定时信息，以便于从接受码流中提取定时信号。功率谱的主瓣宽度窄，以节省传输频带。不受信息源统计特性的影响，即能适

3、应于信息源的变化。具有内在的检错能力，即码型应具有一定的规律性，以便宏观监测。编译码简单，已降低通信延时和成本。三、数字基带传输系统模型数字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（如上图所示）。系统的传输函数等效为，这里,对于无码间串扰的基带传输系统，应满足奈奎斯特第一准则，但从实际滤波器的实现和对定时的要求等方面考虑，基带传输系统通常采用升余弦频谱特性：其中，Ts为码元传输时隙宽度，为滚降系数。在物理信道是加性高斯白噪声信道的情况下，可以证明，当发送滤波器与接收滤波器相互匹配，即时，通信性能达到最佳（误码率最小）对于理想的物理信道（），收发滤波器相互匹配时有由此得出收发滤

4、波器传递函数的实数解为：工程上，滚升余弦滤波器和平方根滚升余弦滤波器通常用FIR滤波器来近似实现。四、仿真软件的设计根据数字基带传输系统模型（如下图），用SIMULINK建立基带传输系统的仿真模型，该系统仿真模型包括二进制信源、发送滤波器、信道、接收匹配滤波器、接收采样、判决恢复以及信号测量等七部分。该仿真模型采用固定步长即FixedStepDiscrete算法，系统仿真速率为1e4次/s。数字二进制信源是由BernoulliBinary模块和UnipolartoBipolarConverter模块产生的双极性不归零码，速率为1000bps。由于滤波器采样速率等于系统仿真速率1e4次/s,故该

5、信源在进入发送滤波器之前需要通过升速率模块Upsample将采样速率升高为原来的10倍发送滤波器和接收滤波器相匹配，且都为平方根升余弦函数，由DiscreteFilter实现，其分母系数设置为1，分子系数通过rcosine（1,10,fir/sqrt,R,10）函数计算，其中R为滚降系数。信源信号经过发送滤波器、信道和接收滤波器后，被送到乘法Product里，以实现在最佳采样时刻的采样，然后对采样结果用Relay模块进行门限判决，最佳门限设置为0，判决输出结果由Triggered进行保持，在一个传输码元时隙内保持不变。最后，对Triggered输出的信号由Downsample以10倍降速率采样

6、得到速率为1000Hz的原始基带信号.ErrorRateCalculation模块进行误差统计并输出误码率、码元总数和错误码元总数；离散时间眼图Discrete-TimeEyeDiagramScope用于观察接受滤波器输出端基带信号的特征，并产生眼图。双极性二进制信号本身不含有定时信息，故需要对其进行非线性处理（如平方或取绝对值），提取时钟的二倍频分量，最后通过二分频来恢复接收定时脉冲。定时恢复子系统的内部结构如图2所示，其中采用了锁相环来锁定定时脉冲的二次谐波后，以二分频得出定时脉冲.用示波器来观察恢复定时与理想定时之间的相位差，然后通过调整IntegerDelay模块的延迟量Delay使恢

7、复定时脉冲的上升沿对准眼图最佳采样时刻。1D10收盘InI口吐1EirorRaie沪ailMDhcreteFilter根升余眩1RandomNumberUnipadtoBjpolarCorrv!0rl.0rntegerDelay肛迅22个P揣DcwnsmolaUpsampleDecreteFilterHftIIP+M#UtPulseGeneradorProduutlS&opelDiscrete-TimeEyeDisgrannScxpeSpectrumErrorRateCateulationUnipolartaBioolarComerterSernDLiiBinaryGenBraijorJzLT

8、i_rLjLrBrnGulli-Binarynum(z)Trrj0.00?2J1=OCDDisplayZero-OrderHold图1数字基带传输系统模型图2结果：一、观测滚降系数为0、0.5、0.75、1时的接收滤波后的眼图，功率谱，解码波形，误码率。滚降系数为0，误码率0.003EyeDiagrsniTimeDTT&et4.96滚降系数为0.5，误码率0.003EynDuagiam2104&T?Yf-duK!垦E:-TracE2CDTinw(ms)nrzorixzzuTLC:OOCB0.010.0150.020.0250.030035004滚降系数为0.75，误码率0.0032mniini

9、iniinn0.010.0150.020.D250.030.0350?00.005Trnenffs-ei:4.96D.044.滚降系数为1，误码率0.0022Uk2由此可知，滚降系数越大，误码率越小，眼图越清晰。二、在信道中加入噪声，测出当误码率为0.001、0.01、0.1时的信噪比，眼图，功率谱。Converter-221I.zIntegerDelay3HjB22个时晾Spe-cLrumHeldDiscrete-TimeEyeDiagramSCOErrorRatoCaJculalienD耶吕y1.滚降系数为1误码率率为0.1,SNR=1.98EjnsDisgiamD.Z0.SI1.Z14W

10、仙IrigkTitipms)q1nd=d!w豈2dReidfHB9T55rfdzT-51M0-KO-4DDJDD-2tW-1WS31DD20D3GG400HBFreQuercTiHU误码率率为0.01，SNR=7.08BflduLJV畧eud.u_误码率率为0.001，SNR=11.5EyeDiagrsni误码率率为0.001,SNR=110HZ0.4QGD311.3U1SIBTrKE凝BTimsme)-5fl0-10a-30D-200-10001OD20Q300400500Rnqmncj-Hzi-RdylEWTT吕笙raHz_T-iGOt2滚降系数为0.75误码率率为0.1,SNR=1.91

11、E丹山仔临c!矚一IduEtqd-U-3010-305QQ-iDD-300-KB-10001002003001005WFrEquenqfij-bjQfljCl*AjEIHB11.2i.-l1.BiJ1IraPB：S：iTlnwg时阳加(RHMMSi耐血価误码率率为0.01，SNR=7.0QQJUDiCU11.2141.E：1.8Tikt曲EdTlmeiEG21_z=-:-丁_F1尹一二Ur_.，HEyi!UFsgra-n30创0-200-MU1W010024Q3)Q4M500RtQuWCyiHURelief画卜炖.BSnH2r-5(HD误码率为0.001，SNR=13鱼二总总好d3.滚降系数为

12、0误码率为0.1，SNR=2.14误码率为0.01，SNR=7.73161aEyeDngr-amDnrl=d总IL倉df=-EDO-JflO-300-200-10001QA2003Q0400500Fr4qu9nq|HzansH4osna11.3Trace:SWTimenwBE!iS-=Tv*EirorRate.Pakuliiljon02210vmTflOOIntegerDelayErrorRateCalculationDisplay对滚降系数为0.75，SNR=5.385时，误码率为0.253E强口沏丽2.Q0.20.40.6D.31nU1.0Traps:2BSDlimn（me：）Ej-eOisgram综上，当确定误码率相同时，滚降系数对信噪比的影响非常之大。当滚降系数从0升到0.75时，信噪比从34.58降到了5.385。从眼图上看，随着滚降系数的增大