PAM信號傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

1、 北 京 科 技 大 學 PAM 信號傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用信號傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用 學院： 計算機與通信工程學院 班級： 通信 1303 成員姓名： 李成鋼 王亮 陳燦 安棟 張秋杰 2016 年 1 月 14 日 PAM 信號傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用 研究背景： 隨著通信系統(tǒng)的規(guī)模和復雜度不斷增加，傳統(tǒng)的設(shè)計方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展傳的需要，通信系統(tǒng)的模擬仿真技術(shù)越來越受到重視。傳統(tǒng)的通信仿真技術(shù)主要分 可以 得到與真實環(huán)境十分接近的結(jié)果，為手工分析與電路試驗 2 種， 但耗時長方法比較繁雜，而通信系統(tǒng)的計算機模擬仿真技術(shù)是介于上述 2 種方法的一種系統(tǒng)設(shè)計方法，它可以讓用戶 在很短的時間內(nèi)建立整個通信系統(tǒng)模型，并對

2、其進行模擬仿真。通信原理計算機仿真實驗，是對數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真。仿真工具是 MATLAB 程序設(shè)計語言。MATLAB 是一種先進的高技術(shù)程序設(shè)計語言，主要用于數(shù)值計算及可視化圖形處理。特點是將數(shù)值分析、矩陣計算、圖形、圖像處理和仿 真等諸多強大功能集成在一個極易使用的交互式環(huán)境中偽科學研究工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多學科提供了一種高效率的編程工具。運用 MATLAB，可以對數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 進行較為全面地研究。 現(xiàn)狀分析： 1.1 通信的概念 通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消

3、息(Message)。消息有模擬消息（如語音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（Signal）是傳輸消息的手段，信號是消息的物質(zhì)載體。相應(yīng)的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的(分別如圖 1-2-1 所示) ，如電話機、電視攝像機輸出的信號就是模擬信號。數(shù)字信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的(分別如圖 1-2-2 所示) ，如電船傳機、計算機等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號就是數(shù)字信號。 通信的目的是傳遞消息，但對受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，

4、也即信息(Information) 。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質(zhì)的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來度量。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來越廣泛。通信從本質(zhì)上來講就是實現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學技術(shù)，它要將大量有用的信息無失真，高效率地進行傳輸，同時還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當今的通信不僅要有 1 效地傳遞信息，而且還有儲存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學 技術(shù)的一個重要組成部分。包括信息通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和， 1-1 所示：源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收信道和信宿，如圖 受信者信道接收

5、設(shè)備信息源發(fā)送設(shè)備 1-1 圖通信系統(tǒng)一般模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。 號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 1-2 所示：數(shù)信信數(shù)信信受信源字道源道字信信譯調(diào)編 解譯息編碼源碼碼調(diào)碼者道制器器器器器器 噪聲源 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 1-2 圖 1-3 所示。模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 受信者解調(diào)器調(diào)制器信道信息源 噪聲源 模擬通信系統(tǒng)模型 1-3 圖 數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強、便于加密、易于實現(xiàn)集成化、便于與計算機連接等優(yōu)點。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高的要求。近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十

6、分迅速，在整個通信領(lǐng)域中所占比 2 重日益增長，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當代通信系統(tǒng)的主流。 1.2 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的介紹 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸?shù)膶ο笸ǔＪ嵌M制數(shù)字信號，它可能是來自計算機、電傳打字機或其它數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字脈沖，也可能是來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼調(diào)制（PCM）信號。這些二進制數(shù)字信號的頻帶范圍通常從直流和低頻開始，直到某一頻率 m f ，我們稱這種信號為數(shù)字基帶信號。在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠的情況下，數(shù)字基帶信號可以不經(jīng)過調(diào)制和解調(diào)過程在信道中直接傳送，這種不使用調(diào)制和解調(diào)設(shè)備而直接傳輸基帶信號的通信系統(tǒng)，我們稱它為基帶

7、傳輸系統(tǒng)。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號則必須經(jīng)過調(diào)制過程，將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應(yīng)地，在接收端必須經(jīng)過解調(diào)過程，才能恢復數(shù)字基帶信號。我們把這種包括了調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的模型如圖 1-1 所示，它主要包括碼型變換器、發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、均衡器和取樣判決器等部分。 1.3 數(shù)字基帶信號 1.3.1 數(shù)字基帶信號的要求 不同形式的數(shù)字基帶信號（又稱為碼型）具有不同的頻譜結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)信道的傳輸特性及接收端再生、恢復數(shù)字基帶信號的需要，必須合理地設(shè)計數(shù)字基帶信號，即選擇合適的信號碼型。適合于在有線信道

8、中傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號形式稱為線路傳輸碼型。一般來說，選擇數(shù)字基帶信號碼型時，應(yīng)遵循以下基本原則： （1） 數(shù)字基帶信號應(yīng)不含有直流分量，且低頻及高頻分量也應(yīng)盡量的少。在基帶傳輸系統(tǒng)中，往往存在著隔直電容及耦合變壓器，不利于直流及低頻分量的傳輸。此外，高頻分量的衰減隨傳輸距離的增加會快速地增大，另一方面，過多的高頻分量還會引起話路之間的串擾，因此希望數(shù)字基帶信號中的高頻分量也要盡量的少。 （2） 數(shù)字基帶信號中應(yīng)含有足夠大的定時信息分量?；鶐鬏斚到y(tǒng)在接收端進行取樣、判決、再生原始數(shù)字基帶信號時，必須有取樣定時脈沖。一般來說，這種定時脈沖信號是從數(shù)字基帶信號中直接提取的。這就要求數(shù)字基帶信號中含

9、 3 有或經(jīng)過簡單處理后含有定時脈沖信號的線譜分量，以便同步電路提取。實際經(jīng)驗告訴我們，所傳輸?shù)男盘栔胁粌H要有定時分量，而且定時分量還必須具有足夠大的能量，才能保證同步提取電路穩(wěn)定可靠的工作。 （3） 基帶傳輸?shù)男盘柎a型應(yīng)對任何信源具有透明性，即與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)。這一點也是為了便于定時信息的提取而提出的。信源的編碼序列中，有時候會出現(xiàn)長時間連“0”的情況，這使接收端在較長的時間段內(nèi)無信號，因而同步提取電路無法工作。為避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，基帶傳輸碼型必須保證在任何情況下都能使序列中“1”和“0”出現(xiàn)的概率基本相同，且不出現(xiàn)長連“1”或“0”的情況。當然，這要通過碼型變換過程來實現(xiàn)。碼型變換實際

10、上是把數(shù)字信息用電脈沖信號重新表示的過程。此外，選擇的基帶傳輸信號碼型還應(yīng)有利于提高系統(tǒng)的傳輸效率；具有較強的抗噪聲和碼間串擾的能力及自檢能力。實際系統(tǒng)中常常根據(jù)通信距離和傳輸方式等不同的要求，選擇合適的基帶碼型。 1.3.2 數(shù)字基帶信號 對不同的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)不同的信道特性及系統(tǒng)指標要求，選擇不同的數(shù)字脈沖波形。原則上可選擇任意形狀的脈沖作為基帶信號波形，如矩形脈沖、三角波、高斯脈沖及升余弦脈沖等。但實際系統(tǒng)常用的數(shù)字波形是矩形脈沖，這是由于矩形脈沖易于產(chǎn)生和處理。下面我們就以矩形脈沖為例，介紹常用的幾種數(shù)字基帶信號波形。 （1）.單極性波形（NRZ） （2）雙極性波形 單極性歸

11、零波形（RZ） （3）雙極性歸零波形 （4） 差分波形（相對碼波形） 研究方法： 常用的基帶傳輸碼型 前面提到，為滿足基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求，必須選擇合適的傳輸碼型?；鶐鬏斚到y(tǒng)中常用的線路傳輸型碼主要有：傳號交替反轉(zhuǎn)碼-AMI 碼、三階高密度雙極性碼- 3 HDB 碼、分相碼-Manchester 碼、傳號反轉(zhuǎn)碼-CMI 碼以及 4B3T 碼等。下面我們詳細地介紹這些碼型。 1、傳號交替反轉(zhuǎn)碼-AMI 碼 4 （AMI Alternate Mark Inversion）碼又稱為平衡對稱碼。這種碼的編碼規(guī)則是：把碼元序列中的“1”碼變?yōu)闃O性交替變化的傳輸碼 1、-1、1、-1、，而碼元序列中的

12、“0”碼保持不變。 例如： 碼元序列： 1 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 00 AMI 碼： 1 00-110-101-11-100 由 AMI 碼的編碼規(guī)則可以看出，由于 1 和-1 各占一半，因此，這種碼中無直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，信號的能量主要集中在 2 T f 處，其中Tf 為碼元速率。此外，AMI 碼編碼過程中，將一個二進制符號變成了一個三進制符號，即這種碼脈沖有三種電平，因此我們把這種碼稱為偽三電平碼，也稱為 1B/1T 碼型。AMI 碼除了上述特點外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點。但是 AMI 碼有一個重要的缺陷，就是當碼元序列中出現(xiàn)長連“0

13、”時，會造成提取定時信號的困難，因而實際系統(tǒng)中常采用 AMI 碼的改進型 HDB3 碼。 2、 HDB3 碼 HDB3 （High Density Bipolar 3）是三階高密度雙極性碼，它是為了克服傳輸波形中出現(xiàn)長連“0”碼情況而設(shè)計的 AMI 碼的改進型。 HDB3 碼的編碼規(guī)則是：1 把碼元序列進行 AMI 編碼，然后去檢查 AMI 碼中連 0 的個數(shù)，如果沒有四個以上（包括四個）連 0 串時，則這時的 AMI 碼就是 3 HDB 碼。2 如果出現(xiàn)四個以上連 0 串時，則將每 4 個連 0 小段的第 4 個 0 變成與其前一個非 0 碼（1 或-1）相同的碼。顯然，這個碼破壞了“極性交

14、替反轉(zhuǎn)”的規(guī)則，因而稱其為破壞碼，用符號 V 表示（即 1 記為 V， 記為-V） -1 。3 為了使附加 V 碼后的序列中仍不含直流分量，必須保證相鄰的 V 碼極性交替。這一點，當相鄰的 V 碼之間有奇數(shù)個非 0 碼時，是能得到保證的；但當相鄰的 V 碼之間有偶數(shù)個非 0 碼時，則得不到保證。這時再將該連 0 小段中的第 1 個 0 變成 B 或-B，B 的極性與其前一個非 0 碼相反，并讓后面的非零碼從 V 碼后開始再極性交替變化。 例如： 碼元序列： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 1 000 0 1 1 AMI 碼： 1 0000 -1 0 1 0 0 0 0 1 000 0

15、 11 HDB3 碼： 1 000V -1 0 1 -B00-V 1 000V -1 1 上例中，第 1 個 V 碼和第 2 個 V 碼之間，有 2 個非 0 碼（偶數(shù)） ，故將第 2 5 個 4 連 0 小段中的第 1 個 0 變成-B；第 2 個 V 碼和第 3 個 V 碼之間，有 1 個非 0 碼（奇數(shù)） ，不需變化。最后可看出， HDB3 碼中，V 碼與其前一個非 0碼（1 或-1）極性相同，起破壞作用；相鄰的 V 碼極性交替；除 V 碼外，包括 B 碼在內(nèi)的所有非 0 碼極性交替。 雖然 HDB3 碼的編碼規(guī)則比較復雜，但譯碼卻比較簡單。從編碼過程中可以看出，每一個 V 碼總是與其前

16、一個非 0 碼（包括 B 碼在內(nèi)）同極性，因此從收到的碼序列中可以很容易地找到破壞點 V 碼，于是可斷定 V 碼及其前 3 個碼都為0 碼，再將所有的-1 變?yōu)?1 后，便可恢復原始信息代碼。 HDB3 碼的特點是明顯的，它既保留 AMI 碼無直流分量，便于直接傳輸?shù)膬?yōu)點，又克服了長連 0 串（連 0 的個數(shù)最多 3 個）的出現(xiàn)，HDB3 碼的頻譜中既消除了直流和甚低頻分量，又消除了方波中的高頻分量，非常適合基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求。因此，HDB3 碼是目前實際系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的碼型。雖然 HDB3碼比 AMI 碼的性能更好，但它仍屬于 1B/1T 碼型。 （3）曼徹斯特 Manchester

17、碼 曼徹斯特碼又稱數(shù)字雙相碼或分相碼，曼徹斯特碼用一個周期的方波來代表碼元“1” ，而用它的反相波形來代表碼元“0” 。這種碼在每個碼元的中心部位都發(fā)生電平跳變，因此有利于定時同步信號的提取，而且定時分量的大小不受信源統(tǒng)計特性的影響。曼徹斯特碼中，由于正負脈沖各占一半，因此無直流分量，但這種碼占用的頻帶增加了一倍。曼徹斯特碼適合在較短距離的同軸電纜信道上傳輸。 （4）CMI 碼 CMI 碼稱為傳號反轉(zhuǎn)碼。 在 CMI 碼中， “1”碼（傳號）交替地用正、負電平脈沖來表示，而“0”碼則用固定相位的一個周期方波表示，CMI 碼和曼徹斯特碼相似，不含有直流分量，且易于提取同步信號。CMI 碼的另一個

18、特點是具有一定的誤碼檢測能力。這是因為，CMI 碼中的“1”碼相當于用交替的“00”和“11”兩位碼組表示，而“0”碼則固定地用“01” 碼組表示。正常情況下，序列中不會出現(xiàn)“10”碼組，且“00”和“11”碼組連續(xù)出現(xiàn)的情況也不會發(fā)生，這種相關(guān)性可以用來檢測因干擾而產(chǎn)生的部分錯碼。根據(jù)原 CCITT 的建議，CMI 碼可用作脈沖編碼調(diào)制四次群的接口碼型以及速率低于 8448 kb / s 的光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的線路傳輸碼型。此外，CMI 碼 6 和曼徹斯特碼一樣都是將一位二進制碼用一組兩位二進制碼表示，因此稱其為1B2B 碼。 （5）4 B/3T 碼 4B/3T 碼是 1B/1T 碼的改進型

19、 它把 4 個二進制碼元變換為 3 個三進制碼元。顯然，在相同信息速率的條件下，4B/3T 碼的碼元傳輸速率要比 1B/1T 碼的低，因而提高了系統(tǒng)的傳輸效率。 4B/3T 碼的變換過程中需要同步信號，變換電路比較復雜，故一般較少采用。 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電平的脈沖分別表示二進制碼“1”和“0” ，故當“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

20、，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。 2。曼徹斯特碼作為基帶信號 3）基于以上考慮采用雙極性歸零碼1.4 基帶系統(tǒng)的理論分析 1.4.1 基帶系統(tǒng)傳輸模型及工作原理如圖 1-4 所示： 基帶系統(tǒng)傳輸模型 1-4 圖 1）系統(tǒng)總的傳輸特性為 H（） ，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，由抽樣判決器進一步去噪恢復基帶信

21、號，從而完成基帶信號的傳輸。 1.4.2 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。 7 1.4.3 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： 基帶系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) H（）應(yīng)具有升余弦滾降特性。如圖 1-5 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。 圖 1-5 升余弦滾降特性 1.4.4 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

22、加在信號上導致信號波形發(fā)生畸變。 解決方案： 5。在接收端進行抽樣判決；匹配濾波，使得系統(tǒng)輸出性噪比最大 1.5 信源 信息傳播過程簡單地描述為：信源信道信宿。其中， “信源”是信息的發(fā)布者，即上載者；“信宿”是信息的接收者，即最終用戶。在傳統(tǒng)的信息傳播過程中，對信源的資格有嚴格的限制，通常是廣播電臺、電視臺等機構(gòu)，采用的是有中心的結(jié)構(gòu)。而在計算機網(wǎng)絡(luò)中，對信源的資格并無特殊限制，任何一個上網(wǎng)者都可以成為信源 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電平的脈沖分別表示二進制碼“1”和“0” ，故當“1”和“O”等概率出現(xiàn)時無直流分量，

23、有利于在信道中傳輸，且 8 在接收端恢復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。 1.5.1 信道 信道指通信的通道，是信號傳輸?shù)拿浇?，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。 1.5.2 抽樣

24、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行抽樣判決，以恢復或再生基帶信號。抽樣判1。 0 決關(guān)鍵在于判決門限的確定，由于采用雙極性碼，故判決門限為 論點與論據(jù)： 下基帶系統(tǒng)的設(shè)計下基帶系統(tǒng)的設(shè)計 SIMULINK Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構(gòu)造出復雜的系統(tǒng)。Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點 Simulink 已被廣泛應(yīng)用

25、于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。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9。 系統(tǒng)，來實現(xiàn)對系統(tǒng)工作過程的仿真 9 2.1 各部分電路圖 2.1.1 信源的生成曼徹斯特碼 曼徹斯特碼 Manchester code （又稱裂相碼、雙向碼） ，一種用電平跳變來表示 1 或 0 的編碼，其變化規(guī)則很簡單，即每個碼元

26、均用兩個不同相位的電平信號表示，也就是一個周期的方波，但 0 碼和 1 碼的相位正好相反。 曼徹斯特的編碼規(guī)則是這樣的，即將二級制碼“1”編成“?，將“0”碼編成“01” ，在這里由于采用了二進制雙極性碼，則將“1”編成“+1-1”碼，而將“0”碼編成“-1+1”碼。根據(jù) 2.1 小節(jié)的理論分析，采用 SIMULINK 中的bernoulli binary generator（不歸零二進制碼生成器） 、pulse generator（脈沖生成器） 、constant（常數(shù)源模塊） 、switch（開關(guān)電路） 、scope（示波器）構(gòu)成曼徹斯特碼的生成電路。模型連接方法如圖 2-1 所示。 圖

27、2-1 曼徹斯特碼的生成電路 模塊參數(shù)設(shè)置：bernoulli binary generator（不歸零二進制碼生成器）的Prpbability of a zero（零碼概率）設(shè)為 0.5，sample time（采樣時間）設(shè)為0.5，Inital seed 設(shè)為 61，pulse generator（脈沖生成器）的 pulse width（of period） （脈沖寬度）設(shè)為 50，占空比為 12，Attitude（幅度）設(shè)為 1，phase delay（相位延遲）設(shè)為 0，表示不經(jīng)過延遲，起始時刻發(fā) 10 碼，switch（開關(guān)電路）的threshold（門限）設(shè)為 0.5。consta

28、nt（常數(shù)源輸出）設(shè)置為 1，輸出常數(shù) 1，設(shè)置為-1，輸出-1。 switch 模塊中 3 個輸入分別接 3 個信號，當輸入的第 2 個信號（二進制碼）大于 switch 的門限值 0.5 時，輸出為 1，當輸入的第 2 個信號（二進制碼）小于 switch 的門限值 0.5 時，輸出為 0。此時，單極性不歸零碼經(jīng)過 switch 電路后成為雙極性不歸零碼（+1-1+1） ，pulse generator 用于產(chǎn)生占空比為 12 的單極性歸零脈沖（10） ，經(jīng)過 switch 開關(guān)電路后成為雙極性歸零脈沖（+1-1） ，兩路雙 10 極性信號成為乘法器 product 的輸入，相乘后的結(jié)果是

29、：第 1 路不歸零碼的 1 碼與第 2 路（+1-1）碼相乘得到（+1-1） ，第 1 路-1 碼與第 2 路（+1-1）碼相乘得到（-1+1）碼，這就是曼徹斯特碼。 2.1.2 傳輸模塊的實現(xiàn) 為了減小碼間干擾，在最大輸出信噪比時刻輸出信號，減小噪聲干擾，傳輸模塊由 Square root Raised Cosine Transmit Filter（平方根升余弦傳輸濾波器） 、AWGN Channel（高斯信道） 、Square root Raised Cosine Receive Filter（平方根升余弦接收濾波器）模塊組成，其設(shè)計框圖如圖 2-2 所示。 圖 2-2 傳輸模塊 AWGN

30、 Channel（高斯信道）的 Initial seed（起始速度）設(shè)為100，mode（模式）設(shè)為 signal to noise ratio(SRN)，SNR(dB)設(shè)為 20，Intut signai power,referenced to 1 ohm(watts)設(shè)為 1。 發(fā)送端平方根升余弦傳輸濾波器用于對輸入信號濾波成型，高斯信道中含有高斯白噪聲，滿足基帶系統(tǒng)信道特征，接收端平方根升余弦接收濾波器用于匹配濾波，得到最大輸出信噪比。 2.1.3 抽樣判決 利用 switch2、pulse generatorl、productl 構(gòu)成抽樣判決電路，并對曼徹斯特碼解碼，其抽樣判決電路及極性轉(zhuǎn)換電路如圖 2-3 所示： 11 圖 2-3 判決電路及極性轉(zhuǎn)換電路 模塊參數(shù)設(shè)置：switch2 的判決門限設(shè)為 0，pulse generatorl 的占空比為50，相位延遲為 0。 輸入信號經(jīng) switch2 被抽樣判決，當信號大于 0 時輸出為 1，當信號小于 0 時輸出為-1，pulse Generatorl（脈沖生成器）的輸出信號（101010 ）作為第 2路信號與第 1 路 switch2 輸出信號相乘，結(jié)果是：第 1 路為（+1-1）時與第 2 路（10）相乘得到（+10） ，第 1 路為（-1+1）時與第 2 路（10）相乘得到（