基于MATLAB的无码间串扰系统的仿真设计与研究Word文档格式.docx
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中图分类号：
TP391文献标识码：
A文章编号：
1009-3044（2012）04-0880-05ResearchandSimulationDesignonZeroIntersymbolInterferenceBasedonMATLABLILi
（SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006,China）
Abstract:
Inthedigitalbasebandtransmissionsystem,ISI（IntersymbolInterference）istheoneofthemainfactorsofimpactofbase-bandtransmissionsystemperformance.Therefore,howto
eliminateitandhowtomakethesystemdepresserrorrateinthedigitalbasebandtransmissionsystemarethesolvingquestion.Thehardwareexperimentalsystemisnotideal.Inthisthesis,usingMATLABsoftwaretoen?
ablesimulationofbasebandtransmissionsystems,andbythegraphicsobtainedbyMATlABanalyseofzeroISItransmissioncharacteristicsofthesystem.
Keywords:
system;
interference;
distortion;
transmissioncharacteristics
无码间串扰系统在基带传输系统中起到非常重要的意义。
在数字基带系统中如何使系统的误码率达到规定的要求在硬件实验系统中来实现并不理想。
本论文研究的方法是借助MATLAB软件实现码间串扰消除方案的动态仿真，验证影响通信质量的因素，并在此基础
上，通过对理想低通滤波和升余弦滚降系统的传输特性的对比研究，深入分析无码间串扰基带传输系统传输函数的性能。
1系统分析
1.1基带传输系统模型
现在讨论数字基带信号通过基带传输系统的传输性能。
基带传输系统的模型如图1。
[1]图
1基带传输系统的模型
1.2码间串扰的产生
造成判决错误的主要原因是噪声和由于传输特性不良而引起的码间串扰[1]。
基带脉冲序列通过系统时，系统的滤波器作用是使脉冲展宽，他们重叠到邻近时隙去。
当接收端以抽样时刻来测定的信号幅度为依据进行判决，从而导出原脉冲的消息。
假如重叠到邻接时隙内的信号太强，可能发生错误判决。
现实中可能出现好几个邻近脉冲的拖尾叠加。
这种脉冲重叠在接收端造成判决困难的现象称作码间串扰。
因此可以看出，传输基带信号受到约束的主要影响因素是系统的频率特性。
当然有意地加宽传输频带使这种干扰减小到任意程度。
但是这就会不必要地浪费了带宽。
如果展宽得太多还会使过大的噪音引入系统中来。
1.3码间串扰的解决方法
通过设计信号的波形，并设计所采用的传输滤波器，使得在最小传输带宽的条件下大大减小或者消除这种干扰。
因而可见，研究基带的传输特性H（w）对码间串扰的影响有很大的意义。
虽然理想低通滤波器特性能达到基带传输系统的极限性能，不过这种特性在实际中是无法实现的。
即使可以获得相当逼近的理想特性，但由于理想低通滤波器的冲激响应是Sa（x）
型，衰减比较慢，拖尾又很长，所以要求抽样点定时必须精确同步，否则当信号速率.截止频率或抽样时刻稍有偏差就会产生码间串扰。
因此，需要进一步研究对实际的基带传输系统提出怎样的要求才能使数字信号波形的拖尾收敛得比较快，而且相邻码元间要保证没有码间串扰。
奈奎斯特曾经对这个问题进行了研究，并且导出了无码间串扰必须满足的条件。
奈奎斯特的结果称作频谱形式的残留对称定理。
根据这个定理，只要信号频谱Y（w）是实数时，而且对w=+Wc或-Wc点存在奇对称性，它便可具有任意形状，都可以获得具有所需求零点分布的脉冲信号。
这种设计也可看成是理想低通特性按奇对称条件进行“圆滑”的结果，上述的“圆
滑”，通常被称为“滚降”。
图2为对称特性图。
[1]
图2频谱对称特性图
1.4滚降因子[1]
符合上述对称特性条件的H（w）有很多，实际中具有余弦滚降特性的传输特性用得最多。
图3为余弦滚降特性及其相应的波形。
图中a为带宽展宽W1与奈奎斯特带宽Wc，即是a=W1/Wc，称之为滚降因子。
Y（t）衰减快慢与滚降因子a有关。
A越大，衰减越快，传输可靠
性就越高，但是所需频带也越宽，单位带宽可传输的信号速率酒越低（即频带利用率降低）。
因此，传输可靠性的提高是用增加传输带宽或降低传输速率换来的。
现实中，根据具体要求选取适当的a值。
通常称a=0.3为30%滚降特性。
此时变为升余弦特性。
2系统设计
根据消除码间串扰的方法，对图1的基带传输模型图采用软件的方法来仿真实现。
2.1用MATLAB产生双极性NRZ数字基带波形
双极性非归零码是用正电平和负电平分别表示的二进制码0和1的码型，它同双极性归零码类似，但双极性非归零码的波形从统计平均来看，该码型信号在0和1的数目各占一半时无直流分量，并且接收时判决电平为0，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强[2]。
此外，可以在电缆等无接地的传输线上传输，所以双极性非归零码应用极广。
2.2程序解析
N_sample=17;
N_data=1000;
gt=ones（1,N_sample）;
% 数字基带波形d=sign（randn（1,N_data））;
% 输入数字序列D=length（d）;
% 测d的长度dd=zeros（N_sample,D）;
dd（1,:
）=d;
dd=reshape（dd,1,N_sample*D） ；
Dt=conv（dd,gt）;
figure
（1）subplot（211）plot（t1,Dt（p>
axis（[020-1.51.5]）;
ylabel（’输入双极性NRZ波形’）;
subplot（212）
stem（t1,dd）;
axis（[020-1.51.5]）;
ylabel（’输入数字序列’）;
图4双极性NRZ码
2.3用MATLBA仿真理想滤波器[4]
用MATLAB仿真理想滤波器的目的是通过理想滤波器对比设计的滚降余弦滤波器。
Dt=conv（dd,gt）;
% 双极性NRZ码ht1=5*sinc（5*（t1-5）/Ts）;
% 理想滤波器rt2=conv（Dt,ht1）;
% 滤波后的波形figure（4）
subplot（211）plot（t1-5,[0rt2（16）;
ylabel（’理想低通滤波后输出’）;
aa=rt2（N_sample-1:
N_sample:
end）;
C=length（aa）;
aaa=zeros（N_sample,C）;
aaa（1,:
）=aa;
aaa=reshape（aaa,1,N_sample*C）;
stem（t1-5,aaa（16）;
ylabel（’理想低通滤波后抽样输出’）;
图5理想滤波器输出的波形
2.4用MATLAB仿真升余弦滚降系统[3]st=conv（dd,ht）;
tt=-3*Ts:
dt:
（N_data+3）*N_sample*dt-dt;
figure（5）
subplot（211）plot（tt+1,[0st（p>
axis（[020- 1.21.2]）;
xlabel（’t/Ts’）;
ylabel（’升余弦滚降系统滤波后输出’）;
aa=st（N_sample-1:
stem（tt+1,aaa（p>
2.5用MATLAB画出眼图figure（3）
subplot（211）ss=zeros（1,eye_num*N_sample）;
ttt=0:
N_sample*eye_num*dt-dt;
fork=3:
50
ss=st（k*N_sample+1:
（k+eye_num）*N_sample）;
drawnow;
plot（ttt,ss）;
holdon;
end
ylabel（’升余弦滚降系统滤波后输出眼图’）;
ss=zeros（1,eye_num*N_sample）;
ss=rt2（k*N_sample+1:
ylabel（’理想低通滤波后输出眼图’）;
图7眼图
从眼图中可以看出，经理想滤波器滤波后的眼图的眼比升余弦的眼图要大。
虽然升余弦的眼图线因为噪音有点模糊，但已经无码间串扰。
2.6两个系统的对比
3结束语
升余弦滚降系统和理想滤波器系统一样，可以使双极性NRZ码在噪声影响下恢复出原信号，做到无码间串扰。
升余弦滚降系统和理想滤波系统相比较，可以看出，升余弦滚降系统滚降没理想滤波器的降幅大，拖尾比它长。
而且数值会比理想滤波器的幅度小，表明其消耗比理
想滤波器大。
但升余弦滚降系统满足了无码间串扰系统的要求，而且出来的波形比较圆滑，拖尾比较短，恢复原信号正确。
通过对无码间串扰传输特性的动态仿真分析及研究，使其对实际系统的设计具有很强的指导作用。
参考文献：
[1]王秉钧.现代通信原理[M].北京:
人民邮电出版社,2006.
[2]郭文斌.通信原理：
基于Matlab的计算机仿真[M].北京:
北京邮电大学出版社,2006.
[3]刘卫国.MATLAB程序设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2004.
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