第一类部分响应系统设计与建模 设计报告.docx
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第一类部分响应系统设计与建模设计报告
信息处理课程设计报告
题目：
第一类部分响应系统设计与建模
第一类部分响应系统设计与建模
摘要
与模拟通信相比，数字通信具有许多优良的特性，数字传输方式日益受到欢迎。
改善数字基带传输系统的性能一般有两种措施，一是针对提高频带利用率而采用的部分响应技术，另一个是针对减小码间串扰而采用的时域均衡技术。
部分响应系统可以实现2B/Hz的频带利用率，且传输波形的尾巴衰减大和收敛快。
本次设计在Simulink中仿真，部分响应系统分为信号产生模块、预编码-相关编码模块、信道模块和抽样判决模块，最终恢复出原始基带信号。
关键词：
预编码-相关编码；频带利用率；信号产生；抽样判决；信道
1.设计要求
（1）设计信号产生模块，产生二进制基带信号（码元）
（2）设计预编码-相关编码模块（程序）；记录编码结果
（3）设计信道模块，噪声可调；
（4）设计抽样判决模块，恢复原始基带信号（码元）；
2.设计思路
第一类部分响应系统包括信号产生模块、预编码-相关编码模块、信道模块和抽样判决模块。
首先通过信号产生模块产生二进制基带信号。
在有控制地引入码间串扰的过程中，使原本互相独立的码元变成了相关码元，但是导致了接收判决的差错传播，因此在相关编码之前进行预编码，这样可以避免差错传播。
经过发送滤波器之后产生适合在信道中传输的信号，再通过信道，在信道中叠加高斯噪声，然后通过接收滤波器滤除噪声。
最后对得到的信号进行抽样判决，从而恢复出原始的基带信号。
3.设计方案
3.1总体方案设计
设计第一类部分响应系统需要信号产生模块、预编码-相关编码模块、信道模块以及抽样判决模块，恢复出原始的基带信号，确定系统的总体方案如图3.1.1所示。
图3.1.1系统总体设计方案
3.2具体模块设计
3.2.1信号产生模块的设计
常见的基带信号波形有：
单极性波形、双极性波形、单极性归零波形和双极性归零波形。
信号产生模块用来产生二进制基带信号即码元。
在本实验中采用随机信号发生器产生1011011100基带信号。
3.2.2预编码-相关编码模块的设计
根据预编码规则
进行预编码，根据
进行相关编码。
3.2.3信道模块的设计
经过预编码-相关编码之后形成的信号不适于在信道中传输，因此经过发送滤波器形成适合在信道中传输的信号。
信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，且含有加性噪声。
因此本次系统仿真采用高斯白噪声信道。
经过信道，再经过接收滤波器。
接收滤波器用来接收信号，并尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡使输出的基带波形有利于抽样判决。
理想情况下，噪声可以完全滤除，实际中噪声只可以减弱，不可以完全滤除。
3.2.4抽样判决模块的设计
抽样判决器是在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。
经过信道之后产生的信号存在噪声，本次系统仿真抽样判决时规定0.5~1.5之间判为1，-0.5~0.5以及1.5~2.5之间判为0。
4.设计的实现
系统总体电路如图4.1所示
图4.1系统总体电路图
4.1参数的设置
信号发生器参数如图4.1.1
图4.1.1信号发生器参数设置
信道参数设置如图4.1.2
图4.1.2信道参数设置
4.2预编码-相关编码模块的实现
在simulink中连接预编码模块如图4.2.1，
图4.2.1预编码模块
由于预编码规则是：
（模二）由原始信号为1011011100，根据预编码规则可以得到预编码之后的信号为1101101000
编码之后得到波形如图4.2.2
图4.2.2预编码和编码后的波形
相关编码规则是：
。
由预编码之后得到的信号1101101000，根据相关编码规则可以得到相关编码之后的信号为1211211100
4.2.1在Matlab中编写预编码-相关编码
程序如下：
sk=randint（1,10,[110]）%取十个随机整数
ak=mod（sk,2）%对数列求模2,得到随机0-1序列
bk=[];%定义b为一个序列
bk
（1）=0;%定义序列的第一个数为0
fori=[2:
length（ak）+1]%从第2位开始循环到n+1列
bk（i）=mod（ak（i-1）+bk（i-1）,2）%实现预编码运算
c=[];%定义c为一个序列
end
fori=[1:
length（ak）]
c（i）=bk（i+1）+bk（i）%实现相关编码
end
4.2.2程序编程结果
sk=
1491232732
ak=
1011010110
bk=
01101100100
c=
1211210110
4.3信道模块的实现
连接电路图如图4.2.1，
图4.3.1信道模块
经过相关编码之后的信号通过发送滤波器进入信道，在信道中叠加高斯噪声，再通过接收滤波器。
得到波形图如图4.3.2
图4.3.2通过信道之后的波形
由波形可以看出实际中噪声不可能完全消除，只可能减弱，因此得到的信号有一定的噪声。
4.4抽样判决模块的实现
抽样判决模块用IntervalTest实现，加上噪声之后进行判决时按照在0.5~1.5之间判为1，在-0.5~0.5以及1.5~2.5之间判为0。
得到波形如图4.4.1
图4.4.1抽样判决之后的信号
抽样判决之后的信号为1011011100，与原始信号相同。
5.总结
设计时遇到的问题：
①查阅资料滤波器用平方根升余弦滤波器，在实现过程中得不到预期的结果，改变其中的参数也无法实现。
在老师的帮助下，改为数字滤波器，达到了预期的结果。
②开始对滤波器参数进行设置时接收滤波器和发送滤波器相同，得到的波形和输入滤波器的信号相差很大，后来和同学讨论之后发现若要得到和输入滤波器相同的信号，发送滤波器应该为
。
③抽样判决时查阅资料用到的是开关模块，在设计时由于噪声没有完全滤除，得到的信号没有规律，不能用开关模块。
通过自己在Simulink中寻找找到了IntervalTest，并根据得到的波形设置抽样判决标准。
心得体会
通过两周的信息处理课程设计，我学会了很多。
由于对Simulink不太熟悉，对元器件的使用也不太了解，仿真时一直存在错误，通过看帮助，查资料以及询问老师最后都解决了。
通过这次课程设计，我对通信原理课本上的第一类部分响应相关知识有了进一步的了解。
另外熟悉了Matlab以及Simulink的使用。
不仅学到了很多知识，而且也学会了与人沟通，此次课程设计中遇到了很多问题，在老师的帮助下，成功完成了设计。
另外还有同学的帮助，与同学讨论遇到的问题，远比自己一个人慢慢理解有用。
三人行必有我师，应该吸取别人的长处，认真考虑别人的意见。
感谢老师的指导以及同学的帮助。
参考文献
[1]樊昌信,曹丽娜，《通信原理》，北京国防工业出版社,2006
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