一種無碼間串?dāng)_數(shù)字基帶系統(tǒng)仿真研究

劉遠(yuǎn)仲

摘要： 所謂碼間串?dāng)_就是由于系統(tǒng)傳輸總特性不理想，通信系統(tǒng)在傳遞數(shù)字信號時，當(dāng)接收到前一個碼元由于傳輸特性不理想會對后一個碼元造成影響，導(dǎo)致了前后碼元的信號展寬、延遲、過零點(diǎn)畸變，使接收波形出現(xiàn)很長的拖尾，當(dāng)這種情況蔓延到接收當(dāng)前碼元的抽樣時刻時，會給當(dāng)前碼元的接收判決造成干擾造成誤判，嚴(yán)重時會引起信號誤碼。下面筆者將根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字信號;碼間串?dāng)_;濾波器

中圖分類號： TN914?? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A?? ?文章編號： 1672-9129（2018）09-0096-02

Abstract： ?the so-called intersymbol interference is due to the general characteristics of transmission is not ideal， the communication system in digital signals， before receiving a code element due to the transfer characteristic is not ideal will affect the latter element， led to the front and back yards yuan signal bandwidth， delay， zero distortion， the received waveform in a long trailing， when this kind of situation to spread to receive the current element sampling time， can cause interference to the current element receiving sentence wrong result， serious can cause the signal error.The following author will carry on the elaboration according to own experience.

Key words： ?digital signal; intersymbol crosstalk; filter

1 引言

在通信時由于數(shù)字信息序列是隨機(jī)的，要想使傳遞數(shù)字信號無碼間串?dāng)_就必須要使接收濾波器輸出的信號抽樣信號相互無干擾或相互抵消，但這樣的系統(tǒng)是無法實(shí)現(xiàn)的，因此必須從其他方面來想辦法解決此問題，通常是解決辦法是對基帶傳輸系統(tǒng)的總傳輸特性h（t）的波形提出要求，如果有相鄰傳輸碼元，當(dāng)前一個接收碼元的傳輸波形在抽樣判決后一個碼元的波形前衰減到零則可實(shí)現(xiàn)無碼間串?dāng)_基帶傳輸。但是，這樣的波形不易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的h（t）波形有很長的“拖尾”，也正是由于每個碼元的“拖尾”造成了對相鄰碼元的串?dāng)_。本文就這一特點(diǎn)討論了無碼間串?dāng)_的設(shè)計方法。

2 MATLAB軟件設(shè)計基礎(chǔ)

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，可用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，它主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。同時，Matlab還是一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運(yùn)行。MATLAB擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計算。

為了設(shè)計出無碼間串?dāng)_的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，我們使用matlab仿真軟件顯示升余弦滾降波形及頻譜。在此，設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)響應(yīng)是a=1的升余弦滾降系統(tǒng)，顯示升余弦滾降波形及頻譜，以及接收端的數(shù)字基帶信號波形。

3 無碼間串?dāng)_設(shè)計原理

無碼間串?dāng)_時域條件：

h（kTS）=? 1 k=0 0 k為其他整數(shù)? ??（3.1）

無碼間串?dāng)_頻域條件：

∑iH（w+ 2πi TS ）=Ts?? ?w ≤ π TS ?（3.2）

式（3.2）的物理意義是：將H（ω）在ω軸上以2π/TS為間隔切開，然后分段沿ω軸平移到 （ π Ts ， π Ts ）區(qū)間內(nèi)，將它們進(jìn)行疊加，其結(jié)果應(yīng)為一常數(shù)。這一過程可以歸述為：一個實(shí)際的H（ω）特性若能等效成一個理想矩形低通濾波器，則可實(shí)現(xiàn)無碼間串?dāng)_。

余弦特性滾將特性傳輸函數(shù)H（ω）可表示為：

H（ω）=? Ts???????? 0≤ ω < （1-a）π Ts ??Ts 2? 1+sin Ts 2a （ π Ts -ω） ??（1-a）π Ts ≤ ω < （1+a）π Ts ?0?????? ?ω ≥ （1+a）π Ts

相應(yīng)的h（t）為

h（t）= sinπt/Ts πTS ?cosaπt/Ts 1-4a2t2/Ts ∫∫∫

a為滾降系數(shù)，用于描述滾降成度。a=∫/∫N

∫是超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展量，∫N為奈奎斯特帶寬.

余弦滾降系統(tǒng)的最高頻率利用率為：η= RB B = 2∫N （1+a）∫N = 2 1+a

4 仿真結(jié)果及分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得圖形分析可知，當(dāng)0≤a≤1時對應(yīng)不同α有不同的滾降特性，a=0時，升余弦滾降系統(tǒng)可達(dá)到理想低通系統(tǒng)，但不能物理實(shí)現(xiàn);實(shí)際應(yīng)用中較多的是a>0的余弦滾將特性。其中a=1的升余弦頻譜特性易于實(shí)現(xiàn)，且響應(yīng)波形的尾部衰減收斂快，有利于減小碼間串?dāng)_和位定時誤差的影響，但占用帶寬最大，頻帶利用率下降為1B/HZ。a由0增大到1時，滾降系數(shù)a越大，h（t）的拖尾衰減越快，輸出波形越來越接近真實(shí)輸入波形。眼圖也越來越清晰逼真，但是，滾降使帶寬增大，頻帶利用率也隨之降低。在a=1時加入隨機(jī)噪聲干擾后，基帶波形變得模糊不清，眼圖也變得不清楚且紊亂。輸出波形也不如之前不加噪聲時效果好。

結(jié)語：本設(shè)計的主要目的是研究無碼間串?dāng)_的時域和頻域條件，通過典型的無碼間干擾基帶傳輸系統(tǒng)——升余弦滾降系統(tǒng)，使用matlab測試仿真設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)響應(yīng)是a=1的升余弦滾降系統(tǒng)，顯示升余弦滾降波形及頻譜，以及接收端的數(shù)字基帶信號波形。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理[M].北京：電子工業(yè)出版社2015.

[2]胡廣書.數(shù)字信號處理—理論.算法及實(shí)現(xiàn)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社2015.