通信系统计算机仿真-数字基带传输-码间串扰课件

第6章数字基带传输●数字基带信号的常用码型

●码型的功率谱分布

●基带传输的误码率

●码间串扰●均衡技术●部分相应本章知识要点：无码间串扰的基带传输特性

若想消除码间串扰，应有(7-22)由于an是随机的，要想通过各项相互抵消使码间串扰为0是不行的，这就需要对h(t)的波形提出要求，如果相邻码元的前一个码元的波形到达后一个码元抽样时刻时已经衰减到0，就能满足要求。6.2码间串扰但是这样的波形不易实现，因为实际中h(t)的波形有很长的“拖尾”，也正是由于每个码元“拖尾”造成对相邻码元的串扰，但是只要让它在t0+Ts

，t0+2Ts等后面码元抽样判决时刻上正好为0，就能消除码间串扰。(7-23)奈奎斯特第一准则,给出了无码间串扰时，基带传输特性应满足的频域条件检验给定的系统特性是否产生码间串扰的一种方法：将H()在轴上以=(2n-1)/Ts间隔切开，然后分段沿ω轴平移到(-/Ts

,/Ts

)间内进行叠加，其结果应当为一个常数。显然，满足式(7-23)的系统并不是唯一的，容易想到的一种，就是H()为一理想低通滤波器。(7-24)理想低通滤波器的冲击响应为由式(7-24)可以看出，输入序列若以1/Ts波特的速率进行传输时，所需的最小传输带宽为1/2TsHz。这是在无码间串扰条件下，基带系统所能达到极限情况。此时基带系统所能提供的最高频带利用率为η=2波特/赫兹。通常，我们把1/2Ts成为奈奎斯特速率。理想低通特性的基带系统有最大的频带利用率。但应用中存在两个问题：一是实现极为困难，二是理想的冲击响应的“拖尾”很长，衰减很慢，当定时存在偏差时，可能出现严重的码间串扰。实际使用中常采用升余弦频谱特性的系统，其系统传输特性如下(7-25)其中称为滚降系数。其单位冲击响应为

(7-26)

分别为0、0.5、1时的升余弦滚降系统频谱及其各自对应的时域波形生成程序流程图如图7-13所示，其MATLAB程序如下，运行结果如图7-14所示Ts=1;N=17;dt=Ts/N;df=1.0/(20.0*Ts);t=-10*Ts:dt:10*Ts;f=-2/Ts:df:2/Ts;a=[0,0.5,1];forn=1:length(a)fork=1:length(f)ifabs(f(k))>0.5*(1+a(n))/TsXf(n,k)=0;elseifabs(f(k))<0.5*(1-a(n))/TsXf(n,k)=Ts;elseXf(n,k)=0.5*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)…*(abs(f(k))-0.5*(1-a(n))/Ts)));end;end;为变量赋初值计算升余弦滚降系统的频谱Xf画出升余弦滚降系统的频谱结束开始生成升余弦滚降系统时域信号xt画出升余弦滚降系统波形xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts)…)./(1-4*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps);endsubplot(211);plot(f,Xf);axis([-1101.2]);xlabel('f/Ts');ylabel('升余弦滚降频谱');subplot(212);plot(t,xt);axis([-1010-0.51.1]);xlabel('t');ylabel('升余弦滚降波形');为变量赋初值计算升余弦滚降系统的频谱Xf画出升余弦滚降系统的频谱结束开始生成升余弦滚降系统时域信号xt画出升余弦滚降系统波形（a）升余弦滚降系统的频谱（b）升余弦滚降系统的时域波形图7-14升余弦滚降系统的频谱及其时域波形

数学分析证明，升余弦滚降系统的h(t)不但满足抽样值上无码间串扰的传输条件，且各抽样值之间又增加了一个零点，其尾部衰减较快，这有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。但是这种系统所占频带宽，是理想低通系统的2倍，频带利用率为1波特/赫兹，是基带系统最高利用率的一半。眼图

所谓眼图就是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。因为在传输二进制信号波形时，示波器显示的图形很像人的眼睛，所以称为“眼图”。利用MATLAB画出系统响应为=1的升余弦滚降系统接收端的基带数字信号波形及基带信号眼图Ts=1;N=15;eye_num=6;a=1;N_data=1000;dt=Ts/N;t=-3*Ts:dt:3*Ts;%产生双极性数字信号d=sign(randn(1,N_data));dd=sigexpand(d,N);%基带系统冲击响应（升余弦）ht=sinc(t/Ts).*(cos(a*pi*t/Ts))./(1…-4*a^2*t.^2/Ts^2+eps);st=conv(dd,ht);tt=-3*Ts:dt:(N_data+3)*N*dt-dt;subplot(211)为变量赋初值生成双极性数字信号画出基带信号波形结束开始计算升余弦基带系统冲击响应画眼图plot(tt,st);axis([020-1.21.2]);xlabel('t/Ts');ylabel('基带信号');subplot(212)%画眼图ss=zeros(1,eye_num*N);ttt=0:dt:eye_num*N*dt-dt;fork=3:50ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N);drawnow;plot(ttt,ss);ho