毕业设计论文-基于matlab的最佳基带传输系统分析

毕业设计论文-基于matlab的最佳基带传输系统分析内容摘要：

Fliplr 可以把矩阵或向量倒置过来 [6]。 （二）方便的绘图功能 MATLAB 提供了丰富的绘图功能。 结合在基带系统中的仿真实验的需要，我们简要介绍一下二维绘图函数的绘制方法。 plot 若 X、 Y是两个相同长度的矢量，函数 plot(X、 Y)将激活一个图形窗口，并画出一条以 X为横坐标，以 Y为纵坐标的曲线。 例如： t=[0::2*pi]。 plot(t,sin(t)) 即绘出函数 sin（ t）在区间 [0， 2*pi]上的曲线。 使用 plot（ X， Y）函数时若省略参数 X， MATLAB 将把 Y中的元素的顺序作为横坐标的坐标值。 使用 plot 时也可加入另一个参数 S ： plot（ X， Y， S ）， S 用来规定绘图时使用的颜色和绘制方式。 可以选择不同的线型如实线、虚线、点划线、波折线，也可以不划线而用不同的标记标出点的位置。 过程 S 的字符有两部分，第一部分是颜色（用一个字符表示），第二部分是绘制方式（用一到二个字符表示）。 表 1 S 的定义图 符号 颜色 符号 线型 y 黄色 . 点 m 紫色。 画圈 X e 青色 x X 标记 r 红色 + 加号 g 绿色 * 星号 b 蓝色 实线 w 白色 : 点线 k 黑色 . 点划线 hold 和 clf 在缺省状态下，执行 plot 是 MATLAB 先清除图形窗口再绘图。 执行 hold on 后再执行 plot 时， MATLAB 将不清除图形窗口。 这样，就可以在同一图形内画多条曲线。 执行hold off 将使图形窗口变回原来的状态。 单独执行 hold 而不带参数 on 或 off，将图形窗口的 hold 状态反转。 命令 clf则是清除当前的图形窗口，但它不改变 hold 的状态。 semilogy（） 函数 semilogy（）与 plot（）一样，只是 Y 轴是对数坐标。 类似还有 semilogx（），loglog（）等。 xlable(str)给 X轴加上一个以字符串 str为内容的标签。 Ylable（ str）则给 Y轴加标签。 Title（ str）则给整个加上标题。 与 close 如果想在同一个程序中开出多个图形窗口，可以使用 figure 命令。 单独执行 figure后， MATLAB 将创建一个新的图形窗口，并以此作为当前窗口。 执行 figure（ N）将使第N 个图形成为当前图形窗口。 如果第 N 个窗口不存在，则 figure（ N）可创建一个新的窗口。 命令 close 关闭当前图形窗 口。 Close（ N）关闭第 N个图形窗口。 Close all 关闭所有图形窗口。 subplot subplot（ m， n， p）命令把当前图形窗口分割成 m*n 个绘画区域，并选择第 P个区域为激活区域 [7]。 MATLAB 在通信系统中的仿真 MATLAB 工具有很强的仿真能力可以仿真 NR 码、 NRZ码、 AMI 码、 PAM 码等各种编码及分析其功率谱。 同时可以仿真通信系统的应用。 MATLAB 在通信系统的仿真详细 的在第三章研究。 XI 这里主要介绍仿真的理论基础： 若信号函数 s(t)为定义在时间区间（ ， +）上的连续函数，按区间 [T/2， T/2] 截短为 ST（ t） ,再对 ST（ t）按时间间隔 t均匀取样，取样点数： N（ t） =T/t；仿真时用这个样值函数来表示 S（ t） 如果信号的最高频率为 fH，那么必须有 fH〈〈 t,设为 Bs， Bs=t 称为仿真系统的系统带宽。 若信号 s(t)的频谱 S（ f）为定义在频率区间 （ ， +）上的连续函数，按区间 [Bs，Bs]截断 S（ f）， 然后 f 均匀取样 N（ t） =2 Bs /f=N； f=1/T 如果仿真程序设定的频域采样间隔是 f，那么就不能仿真截断时间 1/f的信号。 函数 t2f 的功能是作傅立叶变换 格式： X=t2f（ x） 函数 f2t 的功能是作傅立叶反变换 格式： x=t2f（ X） 其中 x是时域信号 x是时域信号 x（ t）的截短抽样取得的取样值矢量。 X是傅立叶 X（ f）的取样值矢量。 设矢量 a表示发送的码序列，矢量 y 表示在判决观测到的叠加有噪声的接收信号。 接收端在每隔一个码元间隔 Ts 取一个点作 为判决量。 所有取样结果构成一个矢量；若取样时刻无偏差则 b=y(1:L:N)，若取样时刻有 K*△ t的恒定偏差，则 b=y（ 1+k： L： N）。 若判决门限为 vth,则判决结果为 c=sign（ bvth）双极性或 c=sign（ bvth） +1） /2 单极性。 若在一次观察中发送的码元是长度为 M的矢量 a,，对应的判决结果是 c。 误码数是 a与 c中不相同的符号数，即 n_err=length（ find（ a~=c）） ,于是误码率为 Pe=n_err/M. 对于基带系统的研究，误码率是一个非常重要的概念，也是评价系统好坏的重要参数。 在用 matlab 仿真系统中，在模拟实际的条件下，达到理想的误码率是我们的目标 [8]。 XII 3 基带传输系统特性的研究 基带传输 的功率谱研究 在通信中，除测试信号外，数字基带信号通常都是随机脉冲序列。 因为若在数字通信系统所传输的数字序列不是随机的，而是确知的，则消息就不携带任何信息，通信就失去意义。 研究随机脉冲序列的频谱，要从统计分析的角度出发，研究它的功率谱密度。 设一个二进制随机脉冲序列如图 2 所示。 这里 g1（ t）和 g2（ t）分别代表符号的 0和 1， Ts 为每一个码元宽度。 应当说明的是，图中虽然把 g1（ t）和 g2（ t）都画成了三角形（高度不同），但实际上 g1（ t）和 g2（ t）可以是任意的脉冲。 图 2 任一随机脉冲序列示意波形 现在假设序列中任一码元序列时间 Ts内 g1（ t）和 g2（ t）出现的概率分别为 P， 1－ P，且认为它们的出现是互不依赖的（统计独立），则该序列 s(t)可写成 )()( ttsn ns (1) 其中 （ 1）随机基带序列 )(ts 的功率谱密度 由于 )()( tuts TT  ，故当 T→  时， )(tsT 将变成 )()()( tvtuts  于是 ， )(ts 的功率密度谱 Ps（ w）最后表示为  221)( )()()1()()( fGfGPPfwPPwP svwus   )()()1()( 221 sm sss mffmfGPmfPGf   (2) 上式是双边的功率谱密度表示式。 如果写成单边的 ，则有 )(ts)2(1 STtg Ts )2(2 STtg   PnTtg PnTtgtsssn 1)( )()(21 以概率 以概率 XIII  )()0()1()0()()(0912)( 2212221 fGPPGffGfGPPfwP sss  0),()()1()(2 21 212  fmffmfGPmfPGf sm sss  (3) 其中 )(1 fG 、 )(2 fG 分别为 g1（ t）、 g2（ t）的傅立叶变换 , Tsfs 1[9]。 从公式可以得出如下结论： （ 1） 随机脉冲序列功率谱包括两部分：连续谱和离散 （ 2） 当 g1（ t）和 g2（ t）、 p、 Ts 给定后，随机脉冲序列功率谱就确定了。 （ 3） 根据连续谱可以确定随机序列的宽度；根据离散谱可以确定随机序列是否包含直流成分（ m=0）及定时信号 (m=1)。 连续谱总存在，而离散谱视情况而定。 对于单极性波形：若假设 g1（ t） =0,g2（ t） =g(t)随机脉冲序列的功率谱密度（ 双边）为 )()()1()()1()( 22sm ssss mffmfGPffGPPfwP    (4) 式中， )(fG 是 )(tg 的频谱函数。 当 21p ，且 )(tg 为矩形脉冲，即 则（ 4）式将变成 )(41)(4)( 2 ffTSaTwPsss   (5) 可知有连续谱和直流分量。 对于双极性波形：若假设 g1（ t） =－ g2（ t） =g(t)，则有  2)()1(4)( fGPPfwP ss   )()()12( 2 sm ss mffmfGPf   (6) 同理，当 21p ，且 )(tg 为矩形脉冲， 式（ 6）将变成 )()( 2 sss fTSaTwP  (7) 可知只有连续谱分量。  其它0 21)()( STttgtg XIV 由以上分析可以看出，随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两个部分：连续谱 )(WPu 和离散谱  )(wPv。 对于连续谱而言，代表数字信息的 g1（ t）和 g2（ t）不能完全相同，故 )()( 21 fGfG  ，因而 )(wPu 总是存在的；对于离散谱来说，在一般情况下，它也总是存在的。 但我们容易观察到，若 g1（ t）和 g2（ t）是双极性的脉冲，且波形出现概率相同，则式（ 3）中的第二、第三项为零，故此时没有离散谱。 上述结果是十分有意义的，它一方面使我们了解随机脉冲序列频谱的特点，以及如何去具体地计算它的功率谱密度；另一方面利用它的离散谱是否存在这一特点，将使我们明确能否从脉冲序列中直接提取离散分量，以及采用怎样的方法可以从基带 脉冲序列中获得所需的离散分量。 这一点在研究位同步、载波同步等问题时将是重要的。 在 MATLAB 仿真时，若 x是时域取样值矢量， X是对应的傅立叶变量，那么 x的功率谱矢量： P=（ X.*conj(x)） /T. 其中 conj 为共轭复数函数 [10]。 分析数字信号的脉冲序列码的功率谱可以知道信号功率的分布，根据主要功率集中在哪个频段，可以确定信号带宽，进而考虑信道带宽和传输网络（滤波器、均衡器）的传输特性。 同时利用它的离散谱是否 存在这个特点，可以明确能否从脉冲序列中直接提取所需的离散分量和采取怎样的方法可以从序列中获得所需的离散分量，以便在接收端用这些成分作位同步定时等。 脉冲序列码主要研究 NRZ 码、 RZ 码、 AMI 码。 分析噪声的功率谱密度可以知道噪声对系统的影响，并且可以人为的仿真噪声。 对于在基带研究中有非常重要的 AMI码，根据编码的规律，我们编写了 AMI 码的程序。 眼图在基带传输系统的应用 为了使系统达到最佳化，估计系统的优劣程度并观察码间干扰和噪声对系统的影响。 眼图的迹线与接收的基带脉冲序列的波形失真程度成正比。 失真越 厉害，眼图的迹线就越模糊。 而眼睛张开大小反映了码间干扰的强弱。 在。