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基于matlab的数字基带通信系统仿真

1.课程设计的目的

(1)增加对仿真软件的认识，学会对各种软件的操作和使用方法

(2)加深理解数字基带通信系统的概念

(3)初步掌握系统的设计方法，培养独立工作能力

2.设计方案论证

2.1数字基带传输系统

在数字传输系统中，其传输的对象通常是二进制数字信号，它可能是来自计算机、

电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲，也可能是来自数字终端的脉冲编码调

制（PCM）信号。这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始，直到某一频

率mf，我们称这种信号为数字基带信号。在某些有线信道中，特别是在传输距离不太

远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用

调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。而在另外

一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频

谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数

字基带信号。我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。数

字基带传输系统的模型如图1所示，它主要包括码型变换器、发送滤波器、信道、接收

滤波器、均衡器和取样判决器等部分。

图1数字基带传输系统模型

1.2数字基带信号

1.2.1数字基带信号波形

对不同的数字基带传输系统，应根据不同的信道特性及系统指标要求，选择不同的

数字脉冲波形。原则上可选择任意形状的脉冲作为基带信号波形，如矩形脉冲、三角波、

高斯脉冲及升余弦脉冲等。但实际系统常用的数字波形是矩形脉冲，这是由于矩形脉冲

易于产生和处理。下面我们就以矩形脉冲为例，介绍常用的几种数字基带信号波形。

（1）单极性波形（NRZ）这是一种最简单的二进制数字基带信号波形。这种波形用正

（或负）电平和零电平分别表示二进制码元的“1”码和“0”码，也就是用脉冲的有无

来表示码元的“1”和“0”，这种波形的特点是脉冲的极性单一，有直流分量，且脉冲

之间无空隙，即脉冲的宽度等于码元宽度。故这种脉冲又称为不归零码（NRZ

NonReturntoZero）NRZ波形一般用于近距离的电传机之间的信号传输。

（2）双极性波形在双极性波形中，用正电平和负电平分别表示二进制码元的“1”码

和“0”码，这种波形的脉冲之间也无空隙。此外，从信源的统计规律来看，“1”码和

“0”码出现的概率相等，所以这种波形无直流分量。同时这种波形具有较强的抗干扰

能力。故双极性波形在基带传输系统中应用广泛。

（3）单极性归零波形（RZ）这种波形的特点是脉冲的宽度（τ）小于码元的宽度（T），

每个电脉冲在小于码元宽度的时间内总要回到零电平，故这种波形又称为归零波

（RZReturntoZero）。归零波形由于码元间隔明显，因此有利于定时信息的提取。

但单极性RZ波形中仍含有直流分量，且由于脉冲变窄，码元能量减小，因而在匹配接

收时，输出信噪比较不归零波形的低。

（4）双极性归零波形这种波形是用正电平和负电平分别表示二进制码元的“1”码和

“0”码，但每个电脉冲在小于码元宽度的时间内都要回到零电平，这种波形兼有双极

性波形和归零波形的特点。

（5）差分波形（相对码波形）信息码元与脉冲电平之间的对应关系是固定不变的（绝

对的），故称这些波形为绝对码波形，信息码也称为绝对码。所谓差分波形是一种把信

息码元“1”和“0”反映在相邻信号码元的相对电平变化上的波形，差分波形中，码元

“1”和“0”分别用电平的跳变和不变来表示，即用相邻信号码元的相对电平来表示码

元“1”和“0”，故差分波形也称为相对码波形。差分波形也可以看成是差分码序列bn

对应的绝对码波形，差分码bn与绝对码an之间的关系可用以下的编码方程表示bnbn1

⊕an（1.1）式中，⊕为模2和运算符号。由上式看出，当绝对码an每出现一个“1”

码时，差分码bn电平变化一次；当an出现“0”码时，差分码bn电平与前一码元bn-1

相同。可见，bn前后码元取值的变化代表了原信码na中的“1”和“0”。由式（1.1）

可以导出译码方程为anbn-1⊕bn（1.2）由上式可看出，译码时只要检查前后码元

电平是否有变化就可以判决发送的是“1”码还是“0”码。