线路传输码的性能分析毕业设计

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1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)题目线路传输码的性能分析所在学院物理 与电信工 程 学院专业班级通信 工程专业 1104班指导教师魏瑞完成地点物理与电信工程学院实验室2015年6月3日I毕业论文设计 任务书院( 系)物理与电信工程学院专业班级通信 1104班学生姓名王彦云一、毕业论文设计题目线路传输码的性能分析二、毕业论文设计工作自2015年 1月 10日 起至 2015年 6月15 日止三、毕业论文设计进行地点 : 物理与电信工程学院实验室四、毕业论文设计的内容要求：数字通信的根本任务是远距离、准确地传输数字信息。在数字通信终端设备中传输不同的信息速率，选择何种线路传

2、输码型，对数字线路 的传输质量、适合性和经济性就显得十分重要。因此，选择对线路传输码进行仿真研究。本次毕业设计运用仿真软件对三种不同的线路传输码进行性能分析。本次毕业设计要求：1. 运用仿真软件搭建采用三种不同的线路传输码进行数据传输的数字基带通信系统；2. 结合三种不同信道环境对比三种不同的线路传输码进行数据传输的数字基带通信系统的频谱特点与误码率情况，并对仿真结果进行分析。五、毕业论文设计应收集资料及参考文献：阅读和学习关于线路传输码、数字基带通信系统和计算机仿真技术方面的专业资料，参阅的外文文献不少于 3 篇。六、毕业论文设计的进度安排：1 月 10 日 3 月 20 日：查阅资料，完成

3、外文翻译原文和开题报告。3 月 21 日 4 月 20 日：数字基带通信系统的基本仿真设计并提交中期检查报告。4 月 21 日 5 月 20 日：进一步完善数字基带通信系统的仿真设计，准备作品验收。5 月 21 日 6 月 15 日：撰写、修改毕业设计论文，准备并完成答辩。指导教师系 ( 教研室 ) 主任签名接受论文 ( 设计 ) 任务开始执行日期系 (教研室)批准日期学生签名通信教研室线路传输码的性能分析王彦云（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1104 班，陕西汉中723003）指导教师：魏瑞 摘要 在实际传输中，选择适合的信道传输码是很重要的。本次毕业设计选择了三种合适的基带传输码，分别

4、在三种噪声环境下研究其频谱和误码率等性能。借助仿真软件MATLAB，分别搭建了适合Manchester 码、 AMI码、差分码传输的数字基带系统的仿真模型, 其包括信道编码模块，信道传输模块，抽样判决模块和解码模块等。通过仿真后的波形、收发频谱、眼图及误码率的分析，最终得出这三种码在瑞利噪声下的传输性能最佳，在高斯噪声下传输性能最差。 关键词 基带传输系统；传输码；simulink；仿真The characteristic analysis of code transmission lineWang Yanyun(Grade11,Class4,Major of Communication En

5、gineering， School of Physics andTutor:Wei RuiAbstract:In the actual transmission, it is important to choose a suitable channel transmission codes. Three suitable baseband transmission code are chosen in the graduation design , the spectrum and BER performance are study respectively in three kinds of

6、 noise environment.The transmission digital baseband system simulation model of AMI code, Manchester code ,difference code are set up respectively by the simulation of MATLAB software, the modelis consisted of channel coding module, channel transmission module, sampling judgment module and decoding

7、module. After the simulation waveforms, the spectrum , eye diagram and bit error rate are analyzed, Finally it is concludedthat the three codes under Rayleigh noise transmission performance, the best transmission performance under gaussnoise is the worst.Key words： baseband transmission system; code

8、 transmission; simulink; imulation目录引言 .错误！未定义书签。1 课题研究思路 . .错误！未定义书签。1.1研究目标 .错误！未定义书签。1.2方案设计 .错误！未定义书签。1.3方案分析与选择 .错误！未定义书签。1.4软件介绍 .错误！未定义书签。2 线路传输码的工作原理 .错误！未定义书签。2.1数字基带传输系统的组成框图及模型 .错误！未定义书签。2.2数字基带传输的常用码型 .错误！未定义书签。2.2.1传输码的码型选择原则 .错误！未定义书签。2.2.2常见的几种传输码型 .错误！未定义书签。2.3数字基带信号 .错误！未定义书签。2.4无码间

9、串扰的基带传输特性 .72.4.1消除码间串扰的基本思想 .错误！未定义书签。2.4.2无码间串扰的条件 .错误！未定义书签。2.4.3无码间串扰的条件的传输特性的设计. 错误！未定义书签。2.5基带传输系统的抗噪声性能 .错误！未定义书签。2.5.1二进制双极性基带系统 .错误！未定义书签。2.5.2二进制单极性基带系统 .错误！未定义书签。2.6眼图 .错误！未定义书签。3 系统的仿真与分析 .错误！未定义书签。3.1双相码的系统模型设计 .错误！未定义书签。3.2双相码系统参数设置 .错误！未定义书签。3.3双相码系统的仿真结果及分析 .错误！未定义书签。3.4AMI码的系统模型设计 .

10、 .错误！未定义书签。3.5AMI码系统参数设置 . .错误！未定义书签。3.6AMI码系统的仿真结果及分析 .错误！未定义书签。3.7传号差分码的系统模型设计 .错误！未定义书签。3.8传号差分码系统参数设置 .错误！未定义书签。3.9传号差分码系统的仿真结果及分析 .错误！未定义书签。4 结束语.错误！未定义书签。致谢 .错误！未定义书签。参考文献. .错误！未定义书签。附录A.错误！未定义书签。附录B .错误！未定义书签。引言随着当代科学技术的不断发展，计算机技术也不断革新，新型可视化仿真的软件应运而生。传统的设计方法已经不能满足通信系统规模和复杂度的不断加大，我们可以在很短的时间内建立

11、整个通信系统模型通过借助这些功能强大的仿真软件，并进行精准的模拟仿真。让我们能够更为直观，便捷地设计和分析基带系统模型，有利于促进通信仿真技术更快的发展，不再局限于传统的通信仿真技术，克服了其方法复杂，耗时长，易被外界环境及条件影响的缺点，被更好地应用在通信系统性能的研究中。现在，数字通信不仅被使用于在移动通信方面，而且被广泛使用于卫星通信和光纤通信方面。基带传输系统对于数字传输系统变得愈加重要，科学技术的深入发展，使其应用范围也渐渐渗入到网络通信、卫星通信、手机通信、数字电视和数字电话等各个方面，逐步变为数字通信传输系统中的关键技术。虽然数字基带传输使用范围不如带通传输使用范围广，但是对基带

12、传输系统的探究还是颇具有意义的。原因是，首先，在使用对称电缆形成的近程数据通信体系中普遍选用了这种传输形式；其次，数字通信技术的飞速发展，迫使基带传输方式也有了迅速发展的趋势。现在，基带传输除了用于低速率数据传输之外，甚至还用于高速率数据传输；另外，基带传输中涉及到带通传输的很多基本问题，即就是，基带传输系统要考虑的很多问题也是带通传输系统务必思考的问题；最后，理论上也能够证实，选用任何一个线性调制的带通传输系统，都能够被等效为一个基带传输系统来分析研究。研究基带传输时，关键在于对传输码的研究。合理的设计基带传输码型对输出信号的功率谱适应基带信道频率响应极具好处，具有错误检测的功能，从而在对信

13、号在接收端的时钟恢复大大有益。对数字基带信号进行仿真，借助MATLAB软件，能够让我们对基带传输码的特性有更为直观的观测，进而深层次理解基带信号的相关理论知识，因此对码型的研究具有十分重要的意义。所以MATLAB对于通信系统的研究起到了至关重要的影响。单极性非归零码、双极性非归零码、单极性归零码、双极性归零码、差分码、数字双相码、传号反转编码（CMI码）、密勒码、传号交替反转码、三阶高密度双极性码等码型是经常被用到的传输码。在传输过程当中码型变换时，容易造成码元错误，导致信号输出发生错误，因此对码型的研究显得更加尤为重要。本文主要研究数字基带传输码的各种性能特点，并基于simulink 可视化

14、建模仿真工具，分别搭建双相码传输系统模型并仿真；搭建AMI码传输系统模型并仿真；搭建传号差分码传输系统模型并仿真。论文内容安排如下：第一章 着重介绍毕设的研究思路。具体介绍了研究目标，方案的比较与选择以及最终确定的方案的软件介绍。第二章 主要介绍课题的工作原理。具体涉及数字基带传输基本模型，常被使用的码型及波形，如何实现系统无码间串扰，达到抗噪声干扰等性能。第三章 基于第三章的数字基带传输码型，从中选择三种熟悉的码型进行基带传输系统模型的搭建、仿真，并分析误码率、频谱等性能。第四章对毕设过程中存在的问题作出分析总结。1 课题研究思路1.1研究目标运用仿真软件搭建采用三种不同的线路传输码(双相码

15、，密勒码，AMI 码 ,CMI 码 ,HDB3 码等码型中任选三种)进行数据传输的数字基带通信系统；结合三种不同信道环境（也就是分别加三种不同的噪声，如高斯噪声，莱斯噪声，瑞利噪声等）比较三种不同的线路传输码进行数据传输的数字基带通信系统的频谱特点与误码率情况，并分析仿真结果，得出结论。1.2方案设计毕设有三种可供选择的设计方案第一种设计方案框图，编码系统将输入的数据送入编码器、再被驱动电路驱动后送到遥测电缆里，编码信息传到地面后被解码系统恢复为原始数据，最后送至地面主机系统，如图1.1 所示。图 1.1 FPGA 设计方案第二种设计方案框图， 首先 MCU对采集到的数据进行各种类型码的编码，

16、然后把编码后数据送到射频发射芯片进行发射，接收芯片对接收到的射频信号进行解调，解调后的码数据经过芯片的引脚又输入到 MCU， LCD显示屏上最终显示的被 MCU进行解码后的数据， 如图 1.2 所示。传输码数据传输码数据天线图 1.2 单片机设计方案第三种设计方案框图，信源产生的随机信号经过编码处理后进入含有噪声的信道传输，后经抽样判决及解码输出最终波形并分析性能，如图 1.3 所示。图 1.3 MATLAB 设计方案1.3方案分析与选择三种方案最终都可以分析出传输码的特性，其中，单片机设计方案成本低，编程简单，灵活性强，但处理速度较慢；FPGA是一种硬件完成算法，能够用VHDL或 veril

17、og HDL来编程，也可以进行编程、除错、再编程和反复执行，灵活度高，所以FPGA 的处理速度比单片机更高。但编程较复杂，价格较高；MATLAB是一种仿真软件，成本低，使用方便灵活，可以很快建立相关模型，可视化功能强。适合在理想环境下采用，而现实中噪声及一些干扰是无法避免的，再者，本次设计要求里特别指出要在三种噪声环境下设计，任务量大，MATLAB能在很短时间内完成。因此本次毕业设计选择了第三种设计方案。1.4软件介绍三大数学软件分别是Mathematica 、 Maple 和 MATLAB，近几年，工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域都有这些软件的

18、应用。在学术界和工业领域，在动态系统领域建模和仿真方面，Simulink已经以其相对独立的功能及使用方法取得十分卓越的成就。确切的说，Simulink是用来对动态系统进行模型搭建，且应用最广泛的软件包之一。强大的可视化功能和简捷方便的操作是它的魅力所在。Simulink是 MATLAB的重要组成部分，是集仿真和分析于一体的软件包，不仅适用于支持连续和离散系统，而且适用于连续与离散混合的线性及非线性的系统，同时还适用于多采样频率的系统，当然，系统也可以是多进程的。在 Simulink 环境中，在弄清原理的基础上，先在模块库中找到所需的子模块，然后利用鼠标就能在模型窗口中便捷地“画”出系统模型图，

19、就像用手和纸来画一样容易。然后点仿真键进行仿真10 。 Simulink 是一种用方框图来搭建模型的图形接口工具，比起传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相，具有更直观、便捷、灵活、快速等特点。Simulink模型库中含有SINKS（输出方式）、LINEAR（线性环节）、NONLINEA（非线性环节）、 SOURCE（输入源）、CONNECTIONS（连接与接口）和EXTRA（其他环节）等子模型库，而且每个子模型库中又包含相应功能的更小子模型，我们也可以定制、创建属于自己的模块。用 Simulink 创建的模型具有递阶结构的特性，因此采用自上而下或自下而上的结构都可以建立模型。我们可以从总体

20、到分支，由最高级开始观看模型，然后依次观看子系统模块，来查看下一级的内容，以此类推，最终就能够观看到整个模型的所有细小分支，帮助我们更好地理解模型的结构，梳清各个模块间的相互关系2 。在定义完一个模型之后，我们可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。交互工作借助于菜单方式是十分方便的，而运行一大类仿真则要借助命令行方式才非常有用。通过SCOPE模块和其他的画图模块，一边进行仿真的同时，一边就可以观看到仿真结果。除此之外，我们还可以在重新设置参数后来迅速观看系统中发生的变化情况，分析出系统的某些性能。另外，MATLAB的工作空间里还可以存放仿真后的结果，以便

21、事后处理。模型搭建好之后需要作出系统分析，分析工具包括线性化和平衡点分析工具、 MATLAB的许多工具以及 MATLAB的应用工具箱。由于 MATLAB和 SIMULINK 两者集成于一起，所以我们可以在这两种环境下对自己搭建的模型进行仿真、分析和反复修改，达到满意效果。2 线路传输码的工作原理2.1数字基带传输系统的组成框图及模型由发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决器等就可以共同组成一个典型的数字基带传输系统，如下图 2.1 所示。基带脉冲输入基带脉冲输出图 2.1数字基带传输系统框图图中各方框的功能简述：（ 1）发送滤波器：适合信道传输的基带信号可以被产生。输入通常是经过编码器编码后的

22、传输码，波形通常是矩形脉冲，频带较宽，不利于信道传输。发送滤波器以压缩频带宽度为目的，使传输码的基带信号波形能够适合在信道内传输。（ 2）信道：允许基带信号通过的传输媒质，一般会加入噪声。（ 3）接收滤波器：接收来自信道的信号，并尽量滤掉信道噪声及干扰。（ 4）抽样判决器：滤波器滤除噪声不彻底的情况下，在规定时刻，对接收滤波器的输出波形进行抽样判决来恢复原始基带信号。（ 5）定时提取：定时脉冲是用来抽样的，并借助同步电路从接收信号中提取波形，判决效果被位定时的准确度直接影响。数字基带传输系统的模型图是用定量的关系式表述数字基带信号的传输过程，如图2.2 所示。发送滤波器传输信道接收滤波器图 2

23、.2数字基带传输系统模型2.2数字基带传输的常用码型因为数字信号是由数字信源输出，或者是由模拟信源经过编码调制后形成的数字信号，一般来说都不一定适合在信道内传输，例如，含有直流和高低频分量较充足的单极性基带波形比起双极性波形，就不适合在信道内传输，因为容易造成信号畸变。又有原消息码里出现长连“1 ”或长连“ 0”的情况时，非归零波形的电平出现连续的定值，判决电平不易被确定，定时信息无法被提取。所以，对传输所需的基带信号有下列要求：（ 1）传输码型的选择：原消息码被编码后，必须是适合在信道内传输的码型；（ 2）基带脉冲的选择：所选码型形成的波形必须在基带系统中被有效传输。传输码的码型选择原则选择

24、传输码应考虑下列原则：（ 1）功率谱中不含直流，并且低频分量尽可能少；（ 2）便于定时时钟的提取，便于从接收码波形中提取定时信息；（ 3）功率谱具有主瓣宽度较小的特点，带宽小，而频带利用率很高；（ 4）对信源依赖性最小，不被信息源统计特征影响，即就是能够适应信息源的变化；（ 5 ）具备检测误码的能力，即码型编码应该具有一定的规律性，利用这个规律进行误码检测；（ 6）简单的编译码电路，码型变换设备简单，延时和成本会被大大降低。常见的几种传输码型1） AMI 码AMI码又被称作传号交替反转码，它的编码规则是将输入的消息码中的“1”码交替地被变为为“ 1”和“ -1”，且为归零码，而“ 0”码则一直

25、保持不变。 AMI 码的优点是：零直流分量，较小的高低频分量；简单的编译码电路，便于利用编码中极性交替规律进行误码检测。基于这些优点， AMI码是被ITU 推荐采用的传输码型之一。不足之处是：当信源码出现连续长串0 时，信号电平在一段时间内处于恒定值，对定时信号的提取有很大困难。2） 曼彻斯特码曼彻斯特码又被称作双相码，它的编码规则是用两个连续的极性相反的脉冲被用以表示原消息的一个码元，即“ 1”码被变为“ 10”码，“ 0”码被变为“ 01”码。双相码是一种双极性码，对应的 波形是双极性波形。曼彻斯特码的优点是：含有丰富的定时信息，较少的直流分量，由编码规则可知连 0，连 1 数目最大为 2

26、，编译码简单；缺点是：以牺牲带宽为代价，造成频带利用率下降。因此，该码常被局域网采用作传输码。3） 差分码1 ”码差分码利用前后码元电平是否变化来传送信息，又被称为相对码。这种传输码的“与“ 0 ”码不是用脉冲的电平高低去表示，而是用脉冲电平是否变化来表示码元数值，即当码元的数值为“1 ”时，表示脉冲电平发生变化；而当码元的数值为“0 ”时，表示脉冲电平并没有发生变化1 。差分码的特点是， 具备内在的误码检测功能，即使接收到的码元与发送出的码元极性完全相反，也能被正确地判决。二进制代码这种波形传送时，初始码的影响可以被忽略，尤其是调相系统，差分码能有效地消除解调时产生的相位模糊问题。2.3数字

27、基带信号数字基带信号是数字信息的电波形表示，它的类型繁多，通常以矩形脉冲为例。1）单极性不归零波形设原消息码由二进制数值0、 1 组成，这种波形是用基带信号零电位及正电位分别与二进制数值中的的“ 0”码和“ 1”码一一对应，也就是码元的“ 1”和“ 0”表示的是脉冲的有无，生活中，这种形式的信号通常是由电传机，计算机等输出。这种波形特点是脉冲极性单一，有直流分量，且脉冲之间无空隙（不归零），即脉冲的宽度与码元宽度相等。这是一种最简单的传输方式，因为其较差的性能，所以适用于短距离传输。2）双极性不归零波形双极性波形中，正电位和负电位分别与消息代码中的“1”码和“ 0”码一一对应，这种波形的脉冲之

28、间也无空隙（不归零）。通常消息代码“1”码和“ 0”码的数目各占一半（即近似等概），所以这种波形直流分量近似为零。这种波形优点是具有较强的抗干扰性能，广泛的应用范围。缺点是同步分量不能直接从中提取，且当“1”、“ 0”码不等概时，仍有直流分量的存在。3）单极性归零波形（RZ）这种波形是指在传送“1”码时发送一个小于码元持续时间的归零脉冲，而在传送“0”码时不发送脉冲。换句话说，信号脉冲宽度小于码元宽度。单极性归零波形与不归零波形相比，具有可以直接提取同步信号的优点。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

29、形双极性归零波形的构成原理和单极性归零波形一样，是用正负电平表示消息码中的“ 1” 码和“ 0”码，且相邻脉冲间必有零电位区域存在。因此，一比特的信息接受完成的标志是接收端的接收波形归于零便，进而知道下一比特信息的接收。由于数字信息的电脉冲被用数字基带信号来表示，不同形式的基带信号有不同的频谱结构，有各异的功率谱分布。不同的码型有不同的优点，常用的码型有单或双极性码、非归零或归零码、数字双相码 ( 曼彻斯特码 ) 、密勒码、 AMI 码、差分码等。2.4无码间串扰的基带传输特性影响基带传输系统性能的两个主要因素主要是码间串扰和信道噪声。首先讨论没有信道的噪声情况下，怎样能消除码间串扰，其次再讨

30、论无码间串扰时，信道噪声的影响如何能被减至最小。消除码间串扰的基本思想若想消除码间串扰，应使（ 2.1）由于是随机的，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判决时刻已经衰减到0，就能满足要求，如图2.3 所示。但是，这样的波形不易实现，实际中的Noise Generator” ( 高斯噪声 ) 、“ Rayleigh Noise Generator” ( 瑞利噪声 ) 、“ Rician Noise Generator” ( 莱斯噪声 ) 三种噪声接入传输模块的“Sum”模块，如图3.1 所示。图3.1

31、双相码基带传输系统设计总图3.2双相码系统参数设置理想环境下参数设置（ 1 ）信源模块参数设置：“Bernoulli Binary Generator”模块里“sample time”设置为“ 11000 ”，“Probability of a zero”设置为“0.5 ”，其他均为默认值。“Unipolar toBipolarConverter” 模 块 里 “ M-arynumber ” 设 置 为 “ 2 ” ， 其 他 均 为 默 认 值 。 “ PulseGenerator” 模 块 里 “ Amplitude ” 设 置 为 “ 2 ” ， “ Period(numberofsam

32、ples) ” 设 置 为“ 2”，“ Pulse width (number of samples)”设置为“ 1”，“ Phase delay ”设置为“ 0” ，其 他 均 为 默 认 值 。 “ BernoulliBinary Generator ” 生 成 单 极 性 不 归 零 二 进 制 码 ， 经 过“ Unipolar to Bipolar Converter”后变成双极性码，这为第一路信号。“Pulse Generator ”产生了“ 2， 0， 2 ， 0. ”的码序列，与常数-1 码相加后生成“ 1， -1 ， 1， -1.”双极性码。两路信号通过相乘器“Product

33、 ”，生成双相码。（ 2）传输模块参数设置：“ DiscreteFilter ”根升余弦传输滤波器模块里的“ Numerator ”为默认值。“ Upsample”模块里“ Upsample factor ”设为“ 10”，其他为默认值。 DiscreteFilter根升余弦接收滤波器与传输滤波器匹配，故其参数设置模块相同。（ 3）抽样判决及解码模块参数设置：“Pulse Generatorl”模块里“ Amplitude ”设为“ 1”，“ Period ”设为“ 10”，“ Pulsewidth ”设为“ 1”，“ Sample time”设为“ 110000 ”，其他为默认值。双极性信号

34、的判决门限一般都设置为0，则“ Relay2 ”判决模块里“ Switchonpoint”和“ Switch offpoint ”都设为“ 0”，“ Outputwhenon”设为“ 1”，“ Outputwhen off ”设为“ -1 ”，当采样点的幅值大于0 则判为1，小于0 则判为 -1 ，其他为默认值。“Downsample ”模块里“ Downsamplefactor”设为“ 10”，其他为默认值。曼彻斯特码解码模块与编码模块设置相同。两路双极性信号成为乘法器Product的输入，相乘后的结果是：第1 路不归零码的（+1-1 ）码与第 2 路 (+1-1)码相乘得到+1码，第 1路

35、（ -1+1 ）码与第 2 路 (+1-1) 码相乘得到 -1 码，这就对曼彻斯特码进行了解码。噪声环境下参数设置“ Gaussian Noise Generator” ( 高斯噪声 ) ：“ Variance”设置为0.1 ，“ Initialseed ”设置为41，“ Sample time”设置为11000 ，要对比三种噪声对系统性能的影响，则“ Rayleigh Noise Generator” ( 瑞利噪声 ) 和“ Rician Noise Generator” ( 莱斯噪声 ) 的参数设置与高斯噪声相同。3.3双相码系统的仿真结果及分析双相码系统在高斯噪声下输出波形和收发端的频谱

36、图，如图3.2 所示。（a）双相码系统在高斯噪声下的波形图（ b）发送端的频谱（c ）接收端的频谱图 3.2系统在高斯噪声下输出波形和收发端的频谱图双相码系统在瑞利噪声下输出波形和收发端的频谱图，如图3.3 所示。（ a）双相码系统在瑞利噪声下的波形图（b）发送端的频谱（ c）接收端的频谱图 3.3系统在高斯噪声下输出波形和收发端的频谱图双相码系统在莱斯噪声下输出波形和收发端的频谱图，如图3.4 所示。（ a）双相码系统在莱斯噪声下的波形图（b）发送端的频谱（ c）接收端的频谱图 3.4系统在莱斯噪声下输出波形和收发端的频谱图从三种噪声所得到的波形以及收发频谱来看，传输是有效的。第一行是信源端

37、发送的信号波形，最后一行是接收端收到的信号波形，与第一行的基带信号比较，波形相同，只是有时延而已，这说明所设计的基带系统没有产生误码，达到了基本的抗码间干扰和抗噪声干扰的目的。第二行为编码后的波形，易见此仿真达到了正确编解码的目的，收发频谱的趋势基本收发频谱的趋势基本上是满足函数的曲线，收发码基本正确。双相码系统在三种噪声下眼图和误码率，如图3.5 所示。（ a）双相码系统在高斯噪声下的眼图（ b）双相码系统在高斯噪声下误码率（ c）双相码系统在瑞利噪声下的眼图（ d）双相码系统在瑞利噪声下误码率（ e）双相码系统在莱斯噪声下的眼图 （ f ）双相码系统在莱斯噪声下误码率图 3.5 双相码系统

38、在三种噪声下眼图和误码率这三种环境下的传输系统的误码率的影响因素有时延，噪声参数，升余弦滚降系数，本次毕设主要研究的是噪声相关参数对误码率的影响，故在研究时保持每种系统的时延均为 10，升余弦滚降系数为 0.75 。每种噪声参数均设置为可以让误码率最小的数值，由以上可以看出噪声参数最佳时误码率的范围都在误差范围内。根据公式求得的误码率与理论误码率是有差距，不过随着仿真时间的延长，两者数值更加接近。当信道为理想信道时，观察到的眼图应该是一只大而清晰的“眼睛”。当有噪声时，噪声会叠加在信号上。通过给加入的三种噪声设置同样的参数，设置多组后发现，当几个值同时变小时，误码率也在减小。其中，加入瑞利噪声

39、的眼图最为清晰，没有“杂线”，误码率最小。其次是加入莱斯噪声的眼图较为清晰，误码率适中。加入高斯噪声的眼图相对最不清晰，误码率也最大。3.4 AMI码的系统模型设计AMI 码在理想环境下的系统模型由信源模块、信道传输模块、抽样判决模块和解码模块等组成。（ 1 ） 信 源 模 块 ： AMI 码 基 带 信 源 模 块 由 “ BernoulliBinaryGenerator” 、 “ PulseGenerator ”、“ Counter ”、“ Relay ”、“ Product ”等组成。（ 1）传输模块： AMI 码在理想环境下信道传输模块与双相码的模块及原理相同，只是倍升采样的倍数不同而

40、已。（ 3 ）抽样判决和解码模块： AMI 码抽样判决模块与双相码的模块及原理相同，只是倍降采样的倍数不同而已，通过“ Abs”模块对接收到的 AMI 码进行解码。（ 4）在 含 有 噪 声 的 环 境下 ，依 次分 别 将 “ GaussianNoiseGenerator ” ( 高斯 噪 声 ) 、“ Rayleigh Noise Generator” ( 瑞利噪声 ) 、“ Rician Noise Generator” ( 莱斯噪声 ) 三种噪声接入传输模块的“Sum”模块，如图3.6 所示。图3.6AMI 码基带传输系统设计总图3.5 AMI码系统参数设置理想环境下参数设置（ 1）信

41、源模块参数设置：“Bernoulli Binary Generator”模块参数设置和双相码相同。“ Pulse Generator”模块里“ Amplitude ” 设置为“ 1”，“ Period (number of samples)”设置为 “ 10 ” ， “ Pulsewidth(numberofsamples) ” 设 置 为 “ 5 ” ， “ Phase delay ” 设 置 为“ 0 ” ， 其它 为 默认 值。 “ Counter ” 模 块里“ Count direction ” 设置 为 “ Up”， “ Countevent ”设置为“ Rising edge ”

42、，“Maximum count ”设置为“1”，其它为默认值。“Relay ”模块 里 “Switchonpoint”和 “Switchoffpoint”都 设为“eps” ，“ Outputwhenon ”设为“ 1 ”，“ Outputwhen off”设为“ -1 ”，当计数器中检测到奇数位的1 时记为“ 1”，检测到偶数位的1 时记为“ -1 ”，其他为默认值。根据 AMI 码的编码规则，先将“ Bernoulli Binary Generator”生成的单极性不归零二进制码通过脉冲发生器“Pulse Generator”变为单极性归零码，然后通过“Counter ”奇偶计数器“ Re

43、lay ”模块将奇数位上的“1”码判为“ 1”，将偶数位上“ 1”码判为“ -1 ”。（ 2 ）传输模块参数设置：“Discrete Filter”“ Discrete Filter1”参数设置和双相码相同。 “ Upsample”模块里“ Upsample factor”设置为“ 2”，其它值默认。（ 3 ）抽样判决和解码模块参数设置: “ Pulse Generatorl”模块里“Amplitude”设为“ 1 ” ， “ Period” 设 为 “ 10 ” ， “ Pulsewidth ” 设 为 “ 1 ” ， “ Sample time” 设 为“ 110000 ” ， 其 他 为

44、 默 认 值 。 “ Relay” 判 决 模 块 里 “ Switchonpoint” 和 “ Switchoffpoint ”都设为“ 1 ”，“ Outputwhenon ”设为“ 1 ”，“ Outputwhen off”设为“ 0”，当采样点的幅值大于1 则判为1，小于1 则判为0，其他为默认值。“Downsample ”模块里“ Downsamplefactor”设为“ 2”，其他为默认值。AMI码解码直接由“Abs”模块完成，即对编码后接收到的码序列取绝对值，原来的“1 ”码还是 1，“ 0”码还是0，“ -1 ”码变为 1，这就对 AMI 码进行了解码。（ 4 ）噪声环境下参数

45、设置“Gaussian Noise Generator” ( 高斯噪声 ) ：“ Variance”设置为 0.1，“ Initial seed”设置为41，“ Sample time ”设置为11000，要对比三种噪声对系统性能的影响，则“Rayleigh Noise Generator” ( 瑞利噪声 ) 和“ Rician Noise Generator”( 莱斯噪声 ) 的参数设置与高斯噪声相同。3.6 AMI码系统的仿真结果及分析AMI 码系统在高斯噪声下输出波形和收发端的频谱图，如图3.7所示。（ a）AMI 码系统在高斯噪声下的波形图（b）发送端的频谱（c ）接收端的频谱图 3.

46、7 AMI系统在高斯噪声下输出波形和收发端的频谱图AMI 码系统在瑞利噪声下输出波形和收发端的频谱图，如图3.8 所示。（ a）AMI 码系统在瑞利噪声下的波形图（b）发送端的频谱（c ）接收端的频谱图 3.8 AMI系统在瑞利噪声下输出波形和收发端的频谱图AMI 码系统在莱斯噪声下输出波形和收发端的频谱图，如图3.9 所示。（ a）AMI 码系统在莱斯噪声下的波形图（ b）发送端的频谱（c ）接收端的频谱图 3.9 AMI系统在莱斯噪声下输出波形和收发端的频谱图从三种噪声所得到的波形以及收发频谱来看，传输基本是有效的。第一行是信源端发送的信号波形，最后一行是接收端收到的信号波形，与第一行的基

47、带信号比较，波形相同，只是有时延而已，这说明所设计的基带系统没有产生误码，达到了基本的抗码间干扰和抗噪声干扰的目的。第二行为编码后的波形，易见此仿真达到了正确编解码的目的，收发频谱的趋势基本收发频谱的趋势基本上是满足函数的曲线，收发码基本正确。AMI 码 系统在三种噪声下眼图和误码率，如图3.10 所示。(a）AMI 码系统在高斯噪声下的眼图（ b）AMI 码系统在高斯噪声下误码率（ c）AMI 码系统在瑞利噪声下的眼图（d）AMI 码系统在瑞利噪声下误码率（ e） AMI 码系统在莱斯噪声下的眼图（ f ） AMI 码系统在莱斯噪声下误码率图 3.10 AMI码系统在三种噪声下眼图和误码率这

48、三种环境下的传输系统的误码率的影响因素有时延，噪声参数，升余弦滚降系数，本次毕 设主要研究的是噪声相关参数对误码率的影响，故在研究时保持每种系统的时延均为 10，升余弦滚降系数为 0.75 。每种噪声参数均设置为可以让误码率最小的数值，由以上可以看出噪声参数最佳时误码率的范围都在误差范围内。根据公式求得的误码率与理论误码率是有差距，不过随着仿真时间的延长，两者数值更加接近。当信道为理想信道时，观察到的眼图应该是一只大而清晰的“眼睛”。当有噪声时，噪声会叠加在信号上。通过给加入的三种噪声设置同样的参数，设置多组后发现，当几个值同时变小时，误码率也在减小。其中，加入瑞利噪声的眼图最为清晰，没有“杂

49、线”，误码率最小。其次是加入莱斯噪声的眼图较为清晰，误码率也相当小。加入高斯噪声的眼图是最不清晰，眼线混乱，误码率也最大。3.7传号差分码的系统模型设计传号差分码在理想环境下的系统模型由信源模块、信道传输模块、抽样判决模块和解码模块等组成。（ 1 ）信源模块：传号差分码基带信源模块由“Bernoulli Binary Generator”、“ LogicalOperator ”、“ Unit Delay”等组成。（ 2）传输模块：传号差分码在三种噪声环境下信道传输和抽样模块的模型和双相码的对应模型是完全相同的。（ 3 ）抽样判决和解码模块：传号差分码抽样判决模块与双相码的模块及原理相同。解码模

50、块同传号差分码的信源编码模块。（ 4）在含有 噪声 的环境下，依 次分 别将“ GaussianNoiseGenerator”(高斯噪声 )、“ Rayleigh Noise Generator” ( 瑞利噪声 ) 、“ Rician Noise Generator” ( 莱斯噪声 ) 三种噪声接入传输模块的“ Sum”模块，如图3.11 所示。图 3.11 传号差分码基带传输系统设计总图3.8传号差分码系统参数设置理想环境下参数设置（ 1）信源模块参数设置：“Bernoulli Binary Generator”模块参数设置和双相码相同。“ Logical Operator”模块里“ Ope

51、rator”设置为“ XOR”，“ Number of input ports”设置为“ 2”，其他为默认值。传号差分码的编码原则是遇到“1”码发生跳变，遇到“0”码继续保持。（ 2 ）传输模块参数设置：“Discrete Filter”“ Discrete Filter1”参数设置和双相码相同。（ 3 ）抽样判决和解码模块参数设置: “ Pulse Generatorl”模块里“Amplitude”设为“ 1 ” ， “ Period” 设 为 “ 10 ” ， “ Pulsewidth ” 设 为 “ 1 ” ， “ Sampletime” 设 为“ 110000 ” ， 其 他 为 默 认 值 。 “ Relay ” 判 决 模 块 里 “ Switchonpoint ” 和 “ Switchoffpoint ”都设为“ 1 ”，“ Outputwhen on ”设为“