基于GUI的數(shù)字基帶傳輸碼型仿真—采用Miller碼、CMI碼、雙極性歸零碼、雙極性不歸零碼

1、通 信 原 理CDI0項(xiàng)目設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告項(xiàng)目名稱： 基于GUI的數(shù)字基帶傳輸碼型仿真 一采用Miller碼、CMI碼、雙極性歸零碼、雙極性不歸零碼班級(jí)：班學(xué)號(hào)：姓名：年 月曰目錄目錄1. 項(xiàng)目目的與要求1.1項(xiàng)目目的1.2項(xiàng)目要求2. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)2.1項(xiàng)目分析2.1.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)2.1.2 miller 碼2.1.3 CMI 碼2.1.4雙極性歸零碼2.1.5雙極性不歸零碼2.2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程2.2.1數(shù)字基帶系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2 2 2 miller碼的實(shí)現(xiàn)2.2.3 CMI碼的實(shí)現(xiàn)2.2.4雙極性歸零碼的實(shí)現(xiàn)2.2.5雙極性不歸零碼的實(shí)現(xiàn)2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析2.3.1數(shù)字基帶信號(hào)和miller碼的

2、對(duì)比：2.3.2數(shù)字基帶信號(hào)和CMI碼的對(duì)比2.3.3數(shù)字基帶信號(hào)和雙極性歸零碼的對(duì)比2.3.4數(shù)字基帶信號(hào)和雙極性不歸零碼的對(duì)比1. 項(xiàng)目目的與要求1.1 項(xiàng)目目的1. 對(duì)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)主要原理和技術(shù)進(jìn)行研究，包括基帶傳輸?shù)某Ｓ么a 型 Miller 碼、 CMI 碼、雙極性歸零碼、雙極性不歸零碼。2. 建立數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。3.利用 Matlab 編寫基于 GUI 的數(shù)字基帶傳輸碼型程序。4.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、分析。5.觀察并記錄信息碼波形和傳輸碼的波形，并進(jìn)行分析。1.2 項(xiàng)目要求1.建立數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。2.利用 Matlab 編寫基于 GUI 的數(shù)字基帶傳輸碼型程序。3

3、. 對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間流上的仿真，得到仿真結(jié)果。4. 將仿真結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行比較、分析。2. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)2.1 項(xiàng)目分析2.1.1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成如下圖所示，它主要由信道信號(hào)形成器、信 道、接受濾波器和抽樣判決器。其中各部分的作用如下:脈沖形成器：基帶傳輸系統(tǒng)的輸入是由終端設(shè)備或編碼器產(chǎn)生的脈沖 序列，脈沖形成器的作用就是形成適合信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)，主要是通過 碼型變換和波形變換來實(shí)現(xiàn)的，其目的是與信道匹配，便于傳輸，減小碼 間串?dāng)_，利于同步提取和抽樣判決。信道：它是允許基帶信號(hào)通過的煤質(zhì)。信道的傳輸特性通常不滿足無 失真?zhèn)鬏敆l件，另外信道還會(huì)進(jìn)入噪聲。接受濾波器：它的

4、主要作用是濾除帶外噪聲，對(duì)信道特性均衡，使輸 出的基帶波形有利于抽樣判決。抽樣判決器：它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定時(shí)刻(由 位定時(shí)脈沖控制)對(duì)接受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(hào)。2.1.2 miller 碼密勒碼又稱為延遲調(diào)制碼，是雙相碼的一種變形。編碼規(guī)則如下：“ 1碼用碼元間隔中心點(diǎn)出現(xiàn)越變來表示， 即用10或01表示?！?碼有兩種情 況：對(duì)原始符號(hào)“ 0則分成單個(gè)“ 0還是連續(xù)“ 0予以不同處理，單個(gè) “0時(shí)， 在碼元邊界處電平不躍變， 在碼元中間點(diǎn)電平也不躍變； 對(duì)于連續(xù)“0,則 使連續(xù)兩個(gè)“ 0的邊界處發(fā)生電平躍變，即 “ 00與 “ 11交替。2.

5、1.3 CMI 碼CMI (Coded Mark In version )碼是傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼的簡(jiǎn)稱，與雙相碼類似,它也是一種雙極性二電平碼。其編碼規(guī)則是“ 1碼交替用“ 11和“ 00兩位碼 表示；“ C碼固定地用“ 01表示。CMI碼易于實(shí)現(xiàn)，含有豐富的定時(shí)信息。此外，由于10為禁用碼組，不會(huì)出現(xiàn)三個(gè)以上的連碼，這個(gè)規(guī)律可以用來宏觀檢錯(cuò)。該碼已被ITU-T推薦為PCM四次群的接口碼型，有時(shí)也用在速率低于8.44Mb/s的光纜傳輸系統(tǒng)中。2.1.4雙極性歸零碼雙極性歸零碼是二進(jìn)制碼0和1分別對(duì)應(yīng)于正和負(fù)電平的波形的編碼，在每個(gè)碼之間都有間隙產(chǎn)生.這種碼既具有雙極性特性，又具有歸零 的特性.雙極性歸

6、零碼的特點(diǎn)是：接收端根據(jù)接收波形歸于零電平就可以 判決1比特的信息已接收完畢，然后準(zhǔn)備下一比特信息的接收，因此發(fā)送端不必按一定的周期發(fā)送信息.可以認(rèn)為正負(fù)脈沖的前沿起了起動(dòng)信號(hào)的 作用，后沿起了終止信號(hào)的作用.因此可以經(jīng)常保持正確的比特同步.即 收發(fā)之間元需特別的定時(shí)，且各符號(hào)獨(dú)立地構(gòu)成起止方式，此方式也叫做 自同步方式.由于這一特性，雙極性歸零碼的應(yīng)用十分廣泛2.1.5雙極性不歸零碼在雙極性不歸零波形中。脈沖的正、負(fù)電平分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制代碼1、0,如圖53 (b)所示，由于它是幅度相等極性相反波形，故當(dāng) 0、1符 號(hào)等可能出現(xiàn)時(shí)無直流分量。這樣，恢復(fù)信號(hào)的判決電平為0，因而不受 信道特性變化

7、的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)。故雙極性波形有利于在信道中 傳輸。2.2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶傳輸傳輸碼型仿真一采用Miller碼、CMI碼、雙極性歸零碼、雙極性不歸零碼的過程中，我充分利用了課堂上所學(xué)到的編碼 的知識(shí)，在熟悉掌握matlab的前提下，通過查閱相關(guān)資料和網(wǎng)絡(luò)搜索，我充分了解了利用 matlab的GUI仿真所需的函數(shù)，通過不斷地試驗(yàn)和完善， 將數(shù)字基帶傳輸信號(hào)和它的四種編碼的碼型顯示在了GUI界面上，對(duì)這四種編碼的特性有了一個(gè)清晰的認(rèn)知。以下是我的具體的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程：2.2.1數(shù)字基帶系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)數(shù)字基帶系統(tǒng)的過程中，我使用了rand函數(shù)，隨機(jī)產(chǎn)生以N為時(shí)間間隔的N=20個(gè)

8、數(shù)字基帶信號(hào)(N為時(shí)間間隔，在這里，為了使圖形效果 更佳，我設(shè)定為 1000)， x=ceil(rand(1,N)-0.8);x_t=zeros(1,N*fs);for i=1:N*fsx_t(i)=x(ceil(i/fs);使用這四段代碼實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)的產(chǎn)生。再通過plot函數(shù)將該序列顯示在GUI界面上。2.2.2 miller碼的實(shí)現(xiàn)在利用matlab的語言編寫 miller碼的過程中，我使用了一個(gè)function模塊專門用來處理基帶信號(hào)，使之變?yōu)閙iller碼，再通過函數(shù)的調(diào)用，調(diào) 用該模塊產(chǎn)生miller碼，該模塊的核心代碼如下所示:if x(i)=1%若原碼為1,則交替為10或01Mi

9、ller(2*i-1)=f;Miller(2*i)=not(f);f=n ot(f);d=1;%若原碼為o%前一個(gè)碼為1%前一個(gè)碼為0elseif d=1Miller(2*i-1)=f;Miller(2*i)=f; d=0;elsef=n ot(f);Miller(2*i-1)=f;Miller(2*i)=f; d=0;endend2.2.3 CMI碼的實(shí)現(xiàn)CMI碼的設(shè)計(jì)，與miller碼的設(shè)計(jì)基本一致，只是CMI碼的編碼規(guī)則是是“ 1碼交替用“ 11和“00兩位碼表示；“0碼固定地用“01表示。核心代 碼變?yōu)榱耍篿f x(i)=0%若原碼為0 ,則為01，CMI(2*i-1)=0;CMI(2

10、*i)=1;else%若原碼為1.則交替為11和00CMI(2*i-1)=f;CMI(2*i)=f;f=n ot(f);end2.2.4雙極性歸零碼的實(shí)現(xiàn)雙極性歸零碼的特殊性質(zhì)在于其在每一個(gè)碼型顯示之后都會(huì)跳變?yōu)?，利用E和七分別表示1和0,因此我在這里設(shè)計(jì)了一個(gè)判斷函數(shù)，通過判 斷產(chǎn)生的數(shù)字基帶信號(hào)是否為大于0.5來判斷0、1信號(hào)，并給y( i )賦1或-1值，而且為了實(shí)現(xiàn)跳變?yōu)?0的功能，另加了一個(gè)判斷，使得輸出函數(shù)y (i)在0i100之間才判斷上述條件，其余情況下y (i)則為0。其核心 代碼如下：for i=1:N*fsif(mod(i-1,fs)=0)if x(ceil(i/fs)

11、0.5y(i)=-1;elsey(i)=1;en d;elsey(i)=0;endend2.2.5雙極性不歸零碼的實(shí)現(xiàn)雙極性不歸零碼，與基帶信號(hào)基本相似，它們的差別僅僅是下限為-1還是0,因此，我在數(shù)字基帶信號(hào)的下加了一個(gè)判定條件，使得凡是基帶 信號(hào)小于0.5,則輸出信號(hào)為-1。核心代碼如下：if x_t(i)0.5x_t(i)=-1;elsex_t(i)=1;en d;2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析在調(diào)試后的結(jié)果如下：2.3.1數(shù)字基帶信號(hào)和 miller碼的對(duì)比：結(jié)果分析：由兩個(gè)信號(hào)圖像的對(duì)比不難看出，1碼由01或10表示，0碼在單個(gè)時(shí)不變，多個(gè)時(shí)由00或11間隔表示，符合 miller碼的規(guī)則2.

12、3.2數(shù)字基帶信號(hào)和CMI碼的對(duì)比結(jié)果分析：由兩個(gè)信號(hào)圖像的對(duì)比不難看出，“ 1碼交替用“ 11和“ 00”兩位碼表示；“0碼固定地用“01表示。符合CMI碼的規(guī)則。2.3.3數(shù)字基帶信號(hào)和雙極性歸零碼的對(duì)比結(jié)果分析：由兩個(gè)信號(hào)圖像的對(duì)比不難看出，每一個(gè)碼型顯示之后都會(huì)跳變?yōu)?,利用1和-1分別表示1和0,符合雙極性歸零碼的規(guī)則。2.3.4數(shù)字基帶信號(hào)和雙極性不歸零碼的對(duì)比結(jié)果分析：由兩個(gè)信號(hào)圖像的對(duì)比不難看出，與基帶信號(hào)基本相似，它們的差別僅僅是下限為-1還是0,符合雙極性不歸零碼的規(guī)則。3. 項(xiàng)目總結(jié)該項(xiàng)目從前期的預(yù)習(xí)、了解相關(guān)知識(shí)，到中間的思路的設(shè)計(jì)，再到最后的編寫matlab程序，分析

13、結(jié)果，讓我對(duì)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)有了更深刻的 了解，通過親自動(dòng)手編寫程序， 使用matlab程序的GUI功能將數(shù)字基帶信 號(hào)及其變化的 miller碼、CMI碼、雙極性歸零碼以及雙極性不歸零碼直白 地顯示成為圖像，不僅讓我對(duì)這些編碼的特性了解得更加清晰深刻，更是 讓我對(duì)現(xiàn)代通信原理這門課程中各類信號(hào)的傳輸實(shí)現(xiàn)有了更直觀的了解， 令我意識(shí)到通信原理這門課程并不僅僅是停留在理論的計(jì)算上的學(xué)科，更 是能夠?qū)嶋H應(yīng)用在我們?nèi)粘Ｉ钪械男盘?hào)傳播中。這個(gè)項(xiàng)目最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)先設(shè)想的目的與要求，能夠利用matlab 的 GUI功能將數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的各類編碼完美的展示了出來，然而，由于時(shí)間 與精力有限，我并未能在題目要求的基礎(chǔ)上作出更多的拓展與創(chuàng)新，不能 不說是一件遺憾的事情，今后我將利用我的課余時(shí)間完善這個(gè)項(xiàng)目，在現(xiàn) 有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更多功能。之后能夠陸續(xù)拓展