刘 俊

(合肥师范学院 电子信息工程学院，安徽 合肥 230601)



数字基带传输系统仿真分析

刘 俊

(合肥师范学院 电子信息工程学院，安徽 合肥 230601)

本文以数字基带传输系统的仿真分析为例，将Matlab仿真平台应用于数字通信原理教学，有效解决了学生在学习数字通信原理过程中提出的教学内容过于抽象、公式推导难理解、学习枯燥等问题。该教学方法将数值仿真与理论推导有效结合，增强了教学可视化效果，激发了学生学习的积极性，提高了教学效果。

MATLAB；数字通信原理；基带传输系统

数字通信原理是通信工程专业的专业核心课程。主要目的在于使学生掌握数字通信原理的基本理论和基本分析方法，以便为学生进一步学习专业方向课程打下基础[1]。本校选用普通高等教育“十一五”国家级规划教材樊昌信教授和曹丽娜教授编著的通信原理，该教材含有大量的数学公式推导，内容抽象，教学难度大，学生不易理解和掌握。如何使学生能够主动学习和独立解决问题，是任课教师一直研究的课题。

Matlab仿真平台相比较其他仿真软件简单易学，本文以数字基带传输系统的仿真分析为例将Matlab仿真引入数字通信原理教学，把结果以图形的形式直观的展现出来，解决内容抽象问题，能让学生从数学公式推导解脱出来，加深对教学内容的理解，调动学习积极性。更重要的是让学生还主动掌握了一门仿真技术，为今后的学习工作打下良好的基础[2,3]。

1 数字基带传输系统模型

如图1所示是一个典型的数字基带信号传输系统模型，它由发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器组成[4]。

图1 数字基带信号传输系统模型图

2 仿真结果分析

2.1 仿真思路

把双极性码转换为冲激，冲激经过升余弦成形滤波，得到发送端信号，此时可以求得发送端信号的平均功率谱密度，同时还可以进行发送端码型的眼图绘制。发送端信号经过信道，加入高斯白噪声，形成接收端信号。接收端信号经过升余弦滚降滤波器达到最佳接收，然后进行判决，恢复码型。通过比较恢复码型和发送端码型可以统计误码率。

2.2 仿真结果分析

以下仿真结果是在信噪比(Eb_N0)为15，无采样偏差，滚降系数为1，占空比为1时的仿真条件下得到的。

图2是发送端码型图和接收端码型图。从图中可以看出，误码率很小，几乎为零，发送端码型图和接收端码型图几乎一样。

图2 发送端码型图和接收端码型图

图3 发送端生成波形和接收波形

图3是发送端生成波形和接收波形图。从图中可以看出，由于信道中存在高斯噪声，对发送滤波器输出的信号产生干扰，发送生成波形和接收波形有一定差别。

图4所示是发送端信号功率谱和接收端信号功率谱。从图中可以看出，发送端信号功率谱和接收端信号功率谱变化不大，无明显失真。

图4 发送端信号功率谱和接收端信号功率谱

图5是发送端码型眼图和接收端码型眼图的比较，从图中可以看出，接收端噪声容限约为1，较之发送端的眼图，噪声容限下降了三分之一。

图5 发送端码型眼图和接收端码型眼图

图6 系统误码率和理论值比较

图6所示为发送端不同信噪比情况下系统误码率和理论值的比较。从图中可以看出仿真得到的误码率曲线和理论公式得到的误码曲线基本吻合，而且仿真时间越长，仿真曲线越接近理论结果。但是在有限码元的情况下，由于信号实际传输系统特性引起的信号失真及加性高斯随机噪声的干扰使得仿真的误码率与理论结果存在一定的偏差[5]。

3 结束语

数字通信原理课程教学中，理论讲授和多媒体课件的演示不能很好地解决教学内容过于抽象、公式推导难理解、学习枯燥等问题，而且不能有效地激发学生的学习兴趣。本文通过运用Matlab软件对数字基带传输系统一系列知识点的仿真，使理论结果更加直观，有利于学生更加有效地理解教学内容，掌握更多的学习方法和技能，同时也大大激发了学生的学习兴趣。

[1] 刘宏波等.Matlab在通信原理课程教学中应用案例[J].实验技术与管理,2009,26(10):87-90.

[2] 郝秀兰等, Matlab在通信原理课程教学中的应用[J].计算机科学,2012,39(10):42-45.

[3] 鲍程红.基于Simulink的通信原理仿真实验研究[J].浙江万里学院学报,2014(5):107-111.

[4] 樊昌信,曹丽娜.通信原理(第六版)[M].北京:国防工业出版社,2014.

[5] 谢永红等.基于MATLAB数字基带传输系统的研究[J].电子设计工程,2014,22(24):158-160.

2017-03-09

安徽省高校优秀青年人才基金项目(2013SQRL064ZD)

刘俊(1982-)，合肥师范学院讲师，研究方向为无线通信和量子通信。

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1674-2273(2017)03-0019-02