SIMULINK下基帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計

基帶系統(tǒng)是不經(jīng)過調(diào)制解調(diào)的系統(tǒng)，理想的基帶系統(tǒng)是不存在碼間干擾的，從理論上講應(yīng)當(dāng)是滿足奈奎斯特準(zhǔn)則的系統(tǒng)，在實際中可以利用眼圖的觀測來判斷基帶系統(tǒng)的抗碼間干擾能力，本文在SIMULINK下對基帶系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計仿真，利用眼圖分析了噪聲對系統(tǒng)性能的影響。

1 基帶系統(tǒng)的理論分析
1．1 基帶系統(tǒng)傳輸模型及工作原理
基帶系統(tǒng)傳輸模型如圖1所示。

1)系統(tǒng)總的傳輸特性為H(ω)=GT(ω)C(ω)GR(ω)，n(t)是信道中的噪聲。
2)基帶系統(tǒng)的工作原理：信源是不經(jīng)過調(diào)制解調(diào)的數(shù)字基帶信號，信源在發(fā)送端經(jīng)過發(fā)送濾波器形成適合信道傳輸?shù)拇a型，經(jīng)過含有加性噪聲的有線信道后，在接收端通過接收濾波器的濾波去噪，由抽樣判決器進(jìn)一步去噪恢復(fù)基帶信號，從而完成基帶信號的傳輸。
1．2 基帶系統(tǒng)設(shè)計中的碼間干擾及噪聲干擾
碼間干擾及噪聲干擾將造成基帶系統(tǒng)傳輸誤碼率的提升，影響基帶系統(tǒng)工作性能。
1)碼間干擾及解決方案
碼間干擾：由于基帶信號受信道傳輸時延的影響，信號波形將被延遲從而擴展到下一碼元，形成碼間干擾，造成系統(tǒng)誤碼。
解決方案：
①要求基帶系統(tǒng)的傳輸函數(shù)H(ω)滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則：

若不能滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，在接收端加入時域均衡，減小碼間干擾。②基帶系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)H(ω)應(yīng)具有升余弦滾降特性。如圖2所示。這樣對應(yīng)的h(t)拖尾收斂速度快，能夠減小抽樣時刻對其他信號的影響即減小碼間干擾。

2)噪聲干擾及解決方案
噪聲干擾：基帶信號沒有經(jīng)過調(diào)制就直接在含有加性噪聲的信道中傳輸，加性噪聲會疊加在信號上導(dǎo)致信號波形發(fā)生畸變。
解決方案：
①在接收端進(jìn)行抽樣判決；②匹配濾波，使得系統(tǒng)輸出性噪比最大。

2 基帶系統(tǒng)設(shè)計方案
2．1 信源
1)常見的基帶信號波形有：單極性波形、雙極性波形、單極性歸零波形和雙極性歸零波形。雙極性波形可用正負(fù)電平的脈沖分別表示二進(jìn)制碼“1”和“0”，故當(dāng)“1”和“O”等概率出現(xiàn)時無直流分量，有利于在信道中傳輸，且在接收端恢復(fù)信號的判決電平為零，抗干擾能力較強。而單極性波形的極性單一，雖然易于用TTL，CMOS電路產(chǎn)生，但直流分量大，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，不利于信道傳輸。
2)歸零信號的占空比小于1，即：電脈沖寬度小于碼元寬度，每個有電脈沖在小于碼元長度內(nèi)總要回到零電平，這樣的波形有利于同步脈沖的提取。
3)基于以上考慮采用雙極性歸零碼——曼徹斯特碼作為基帶信號。
2．2 發(fā)送濾波器和接收濾波器
基帶系統(tǒng)設(shè)計的核心問題是濾波器的選取，根據(jù)1．2的分析，為了使系統(tǒng)沖激響應(yīng)h(t)拖尾收斂速度加快，減小抽樣時刻偏差造成的碼間干擾問題，要求發(fā)送濾波器應(yīng)具有升余弦滾降特性；要得到最大輸出信噪比，就要使接收濾波器特性與其輸入信號的頻譜共扼匹配同時系統(tǒng)函數(shù)滿足：H(ω)=GT(ω)GR(ω)考慮在t0時刻取樣，上述方程改寫為 H(ω)=GT(ω)，GR(ω)，于是求解出，因此，在構(gòu)造最佳基帶傳輸系統(tǒng)時要使用平方根升余弦濾波器作為發(fā)送端和接收端的濾波器。
2．3 信道
信道是允許基帶信號通過的媒質(zhì)，通常為有線信道，如市話電纜、架空明線等。信道的傳輸特性通常不滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，且含有加性噪聲。因此本次系統(tǒng)仿真采用高斯白噪聲信道。
2．4 抽樣判決器
抽樣判決器是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定時刻(由位定時脈沖控制)對接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號。抽樣判決關(guān)鍵在于判決門限的確定，由于本次設(shè)計采用雙極性碼，故判決門限為0。

3 SINULINK下基帶系統(tǒng)的設(shè)計
SIMULINK是MATLAB提供的用于對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真和分析的工具包，它提供了專門用于顯示輸出信號的模塊，可以在仿真過程中隨時觀察仿真結(jié)果。同時，通過存儲模塊仿真數(shù)據(jù)可以方便地以各種形式存儲到工作區(qū)和文件中，供用戶對數(shù)據(jù)分析和處理，另外，IMULINK把具有特定功能的代碼組織成模塊的方式，這些模塊可以組織成具有等級的子系統(tǒng)，本次設(shè)計正利用SIMULINK所具有的模塊組織能力來構(gòu)建基帶系統(tǒng)，來實現(xiàn)對系統(tǒng)工作過程的仿真。