数字基带传输系统码间干扰的研究

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摘要：数字基带传输具有非常重要的研究及应用的的意义，而码间干扰是一种常见现象，它对该系统具有很大的影响，因此研究码间干扰非常重要。首先通过Matlab搭建数字基带传输系统，然后通过噪声和码元速率与系统带宽不匹配来引入码间干扰，最后对这两种方法引起的码间干扰进行了研究和仿真分析。

关键词：数字基带传输系统；码间干扰；研究与仿真

中图分类号:TH91文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)24-5906-03

Research of Digital Base Band Transmission System Intersymbol Interference

WEI Rui

(School of Physics and Telecommunication Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, China)

Abstract: Digital baseband transmission is of great importance to the research and application, and ISI is a kind of common phenomenon, it has a lot of influence to the system, so the study on ISI is very important. Firstly, digital baseband transmission system is set up by Matlab, then ISI is introduced by the noise and code element rate without matching the system band. Finally, ISI by these methods causing is re searched and simulated.

Key words: digital base band transmission system; intersymbol interference; research and simulate

数字通信技术的应用越来越广泛。实际中，基带传输虽然不如频带传输应用广泛，但对基带传输的研究仍有非常重要的意义。理论上还可证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统来代替。而码间干扰是数字信号传输中非常常见问题，它对系统性能有很大的影响，因此对码间干扰进行研究是很有必要地。该文重点研究了码间干扰的危害及如何引入、消除。

1码间干扰

码间干扰是由于系统传输特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，从而导致实际抽样判决值是本码元脉冲波形的值与其它所有脉冲波形拖尾的叠加，引起波形畸变，使对当前码元的判决造成干扰而造成的。在一个抽样时刻，由于邻近码元的波形在该点的幅度值不为0，导致对当前码元抽样的干扰。码间干扰严重时，会造成错误判决。此时，实际抽样判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该码元抽样时刻的串扰值。显然，接收端能否有效地正确地接收信息，关键在于能否有效地抑制噪声和减小码间干扰。

2消除码间干扰的总体研究思路

总体研究思路：

1）利用Matlab搭建最佳基带传输系统；

2）通过在最佳基带传输系统引入噪声和码元传输速率与系统带宽的不匹配来引入码间干扰的两种方法引入码间干扰；

3）调整发送和接收滤波器的参数和加入均衡器的方法进行消除码间干扰的研究。

本次研究中搭建最佳基带传输系统主要由接受滤波器、信道、接受滤波器、同步提取及抽样判决五大部分组成，其中接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。由于系统是最佳基带系统那么系统的是理想的没有码间干扰的，要研究码间干扰对基带系统的研究要引入码间干扰，这里利用噪声破坏系统性能和码元传输速率与系统带宽的不匹配的两种方法来引入码间干扰。然后利用调整接收滤波器的参数和加入均衡器的方法进行消除码间干扰的研究。消除码间干扰的理论依据是奈奎斯特第一准则，它为我们提供了一个检验给定的数字基带传输系统特性H(w)是否会产生码间干扰的一种很有效的方法。即将H(w)在w轴上以2π/Ts为间隔切开，并平移至（-πTs ,πTs）区间中进行叠加，其结果如果是一个常数那么系统不存在码间干扰，如果不是常数那么系统存在码间干扰。

3消除码间干扰的研究与仿真分析

1）最佳的无码间干扰的基带传输系统的研究与仿真分析

将系统设计成最佳的无码间干扰的基带传输系统，即要求发送滤波器和接收滤波器是对称的，都是升余弦平方根特性，系统不引入噪声。由图1接收滤波器输出端的眼图则可以看出在无任何原因引起的无码间干扰的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得比较大，系统性能良好。

图1最佳基带传输系统接收滤波器输出端的眼图

2）消除噪声引起基带传输系统码间干扰的研究与仿真分析

最佳的无码间干扰的基带传输系统由于引入了噪声致使系统特性不满足奈奎斯特第一准则，从而导致了码间干扰的产生。图2是噪声引入最佳基带传输系统引起的码间干扰的接收滤波输出端的眼图，可以看出噪声叠加在信号上，观察到由于噪声的影响眼图的线迹变成了带状的线，眼图的线迹变得模糊不清，眼皮的厚度很大，噪声越大线条将越粗，眼睛张开的也将越小，说明码间干扰对系统的性能造成了一定的影响。图3消除噪声引起的码间干扰的接收滤波器输出端的眼图，与图2噪声引起的码间干扰的接收滤波器输出端的眼图相比可以看出，线迹变得更为清晰，线条变细，眼睛睁得更大，这表示噪声对系统的不良影响大大降低了，系统性能得到了提高。同时说明改变发送滤波器和接收滤波器的参数能修正噪声引起的码间干扰的基带系统的系统特性使其满足来奎斯特第一准则，从而达到消除码间干扰的目的。

3）消除码元传输速率与系统带宽不匹配引起基带传输系统码间干扰的研究与仿真分析

最佳的无码间干扰的基带传输系统由于实际的码元传输速率与系统的带宽不匹配致使系统特性不满足奈奎斯特第一准则，从而导致了码间干扰的产生。图4是码元传输速率与系统带宽不匹配引起基带传输系统码间干扰的接收滤波输出端的眼图，可以看出此眼图不够端正，线迹杂乱，而且眼睛也没有张大，说明存在码间干扰的影响。图5是消除码元传输速率与系统带宽不匹配引起基带传输系统码间干扰的均衡器输出端的眼图，与图4相比可以看出，线迹变得少而清晰，眼图更端正一些，眼睛睁得更大，这表示码元传输速率与系统带宽的不匹配引起基带传输系统码间干扰对系统的不良影响降低了，系统性能得到了提高。同时说明在接受滤波器和抽样判决器之间加入均衡器（LSM自适应滤波器）能修正码元传输速率与系统带宽不匹配引起的码间干扰的基带系统的系统特性使其满足来奎斯特第一准则，从而达到消除码间干扰的目的。

4结束语

该文在搭建完基带系统后分别利用引入噪声和码元速率与系统带宽不匹配这两种方式产生码间干扰，在仿真后认真观察接收滤波器输出端的信号眼图，比较这两种码间干扰引入前后的不同并分析。同时在引入码间干扰之后研究了如何消除其对系统的不利影响，通过仿真分析可以看出改变基带系统的发送和接收滤波器的参数，可以很有效的消除噪声对系统的影响；对于后一种方式的码间干扰可以在接收滤波器和抽样判决器之间引入均衡器加以消除。

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