基带传输中码间干扰的消除.ppt
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1、CCEE第四章 基带传输数字通信原理可编辑2024/5/8 周三主要内容 4.1 4.1 概概 述述4.2 基带信号及其频谱特性基带信号及其频谱特性 4.3 基带信号的传输与码间干扰基带信号的传输与码间干扰 4.4 基带传输中码间干扰的消除基带传输中码间干扰的消除 4.5 传输系统中的噪声传输系统中的噪声4.6 基带信号的最佳接收基带信号的最佳接收4.8 基带系统的均衡基带系统的均衡4.7 基带系统的最佳化基带系统的最佳化2可编辑2024/5/8 周三4.4 基带传输中码间干扰的消除造成码间干扰的原因造成码间干扰的原因1奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则2奈奎斯特第二准则奈奎斯特第二准则3奈奎斯
2、特第三准则奈奎斯特第三准则4部分响应技术部分响应技术53可编辑2024/5/8 周三造成码间干扰的原因造成误码原因码间干扰噪声干扰如何消除码间干扰?基带系统应该具有什么样的特性才能消除码间干扰?先假设基带系统是无噪声的理想情况奈奎斯特首先提出了消除码间干扰的准则4可编辑2024/5/8 周三4.4 基带传输中码间干扰的消除造成码间干扰的原因造成码间干扰的原因1奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则2奈奎斯特第二准则奈奎斯特第二准则3奈奎斯特第三准则奈奎斯特第三准则4部分响应技术部分响应技术55可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则消除码间串扰的条件抽样点无失真的充要条件奈奎斯特第一准则的推广具
3、有理想低通滤波器特性的基带系统滚降及升余弦特性6可编辑2024/5/8 周三消除码间串扰的条件消除码间串扰,应有:an是随机的,无法通过各项相互抵消使码间串扰为07可编辑2024/5/8 周三消除码间串扰的条件如果相邻码元的前一个码元的波形到达后一个码元抽样判决时刻已经衰减到0,就能满足要求。h(th(t)0 0t tt t0 0t t0 0+T+Ts s8可编辑2024/5/8 周三消除码间串扰的条件只要让它在后面码元抽样判决时刻上正好为0,就能消除码间串扰th(th(t)0 0t t0 0t t0 0+T+Ts st t0 0+2T+2Ts s9可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则
4、消除码间串扰的条件抽样点无失真的充要条件奈奎斯特第一准则的推广具有理想低通滤波器特性的基带系统滚降及升余弦特性10可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真的充要条件要保持抽样点无失真,需要满足是随消息而变的随机变量由基带系统的频率特性决定消除码间干扰的关键是H(),我们将从抽样点无码间干扰的条件出发,讨论能消除码间干扰的H()的特性。11可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真的充要条件如何设计基带传输特性H(),才能形成在抽样时刻无码间串扰的冲击响应波形h(t)。无码间串扰的基带系统冲击响应应满足无码间串扰的基带系统冲击响应除t=0时取值不为零外,其它抽样时刻t=kTs上的抽样值均为零12可
5、编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则只要通道传递函数满足就可以实现抽样点无失真的传输条件t0通道的群时延满足奈奎斯特第一准则的滤波器称为理想低通滤波器13可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真的充要条件将积分区间用分段积分代替,即按2/Ts间隔划分成k段,则有:14可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真的充要条件做变量代换作变量代换,令:=,+2i/Ts,则有,=-2i/Ts且当=(2i 1)/Ts时,=/Ts则有:15可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真的充要条件当该式之和一致收敛时,有:由傅氏级数可知,若F()是周期为2/Ts的频谱函数,则可得16可编辑2024/5/8 周三
6、抽样点无失真的充要条件h(kTs)实际上是的指数型富氏级数的系数。因而有:17可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真的充要条件无码间串扰时域条件无码间串扰时,基带传输特无码间串扰时,基带传输特性应满足的频域条件性应满足的频域条件18可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真的充要条件19可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则消除码间串扰的条件抽样点无失真的充要条件奈奎斯特第一准则的推广具有理想低通滤波器特性的基带系统滚降及升余弦特性20可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则的推广特性如图0 021可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则的推广0 00 022可编辑2024/5/
7、8 周三抽样点无失真充要条件上述分析说明:只须将H()按照(2i-1)/Ts切成宽度为2/Ts的i段,然后分段沿 平移到(-/Ts /Ts)区间叠加,只要其结果在区间(-/Ts /Ts)为常数Ts,即为理想低通滤波器。便可保证在抽样点无失真,可以消除码间干扰。等效基带特性23可编辑2024/5/8 周三抽样点无失真充要条件具有等效理想低通特性的H(),可以保证其冲击响应在抽样点无失真,可以消除码间干扰,这就是抽样点无失真的条件。也就是奈奎斯特第一准则.是检验已知的基带传输系统能否使输出信号消除码间干扰的方法。24可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则消除码间串扰的条件抽样点无失真的充要条
8、件奈奎斯特第一准则的推广具有理想低通滤波器特性的基带系统滚降及升余弦特性25可编辑2024/5/8 周三具有理想低通滤波器特性的基带系统i=0时,Heq()呈现理想低通特性冲击响应26可编辑2024/5/8 周三理想低通系统特性图输入序列以1/Ts波特的速率进行传输时,所需的最小传输带宽为1/2Ts赫。这是在抽样时刻无码间串扰条件下,基带系统所能达到的极限情况。1/2Ts 称为奈奎斯特带宽,记为1,系统无码间串扰的最高传输速率为21(波特)记为RB,称为奈奎斯特速率。基带系统所能提供的最高频带利用率为 =RB/1=2波特赫。0 027可编辑2024/5/8 周三理想低通滤波器的不可实现性1.有
9、限的时延根本做不出理想化急剧截止的滤波器2.sinx/x型的响应不实用,它要求抽样定时非常精确,抽样间隔的任何偏差都会使码间干扰增大3.理想滤波器冲激响应主峰两旁的拖尾呈慢衰减,当定时存在偏差时,可能出现严重的码间干扰28可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第一准则消除码间串扰的条件抽样点无失真的充要条件奈奎斯特第一准则的推广具有理想低通滤波器特性的基带系统滚降及升余弦特性29可编辑2024/5/8 周三H()的分解若H()有非零的相位特性30可编辑2024/5/8 周三滚降及升余弦特性理想冲激响应h(t)的尾巴衰减慢的原因是系统的频率截止特性过于陡峭,这启发我们对理想低通特性按奇对称条件进行
10、“圆滑”,这种“圆滑”,通常被称为“滚降”。0 00 00 0+=31可编辑2024/5/8 周三滚降及升余弦特性0 00 00 0+=滚降系数滚降系数无滚降时的截止频率无滚降时的截止频率滚降部分的截止频率滚降部分的截止频率0132可编辑2024/5/8 周三滚降及升余弦特性奈氏定理:如有一实传递函数Y(),它对截止频率成奇对称,将它与理想低通滤波器的传递函数相加,则单位脉冲响应将仍保留与原来相同的轴线交点。一般把对频率特性的这种修改叫滚降,得到的曲线叫滚降特性曲线,滚降特性曲线呈残留对称形。33可编辑2024/5/8 周三残留对称准则如H()与理想低通滤波器相减后残留部分的单边响应对奈奎斯特
11、频率1呈现奇对称关系,则此滤波器一定满足奈奎斯特第一准则,我们把这个关系称为残留对称准则只有实部只有实部在在(-2(-21 1,2,21 1)以外恒为以外恒为0 034可编辑2024/5/8 周三滚降及升余弦特性滚降系数滚降系数0 00 00 0+=35可编辑2024/5/8 周三滚降及升余弦特性滚降后的频率特性呈残留对称形状,其冲击响应可以表示为:展开展开36可编辑2024/5/8 周三展开37可编辑2024/5/8 周三展开两项均有sin2 Fm因子38可编辑2024/5/8 周三滚降及升余弦特性g(t)均为0滚降后的曲线仍满足奈奎斯特准则实际中满足对 1奇对称的函数很多,用得较多的是余弦
12、滚降特性曲线具有滚降系数的余弦滚降特性H()可表示成39可编辑2024/5/8 周三滚降及升余弦特性冲击响应0 00 01讨论40可编辑2024/5/8 周三讨论1.0,理想低通滤波2.1,实际中常采用的升余弦频谱特性1升余弦滚降系统41可编辑2024/5/8 周三升余弦滚降系统升余弦滚降系统的 h(t)满足抽样值上无串扰的传输条件,且各抽样值之间又增加了一个零点,其尾部衰减较快(与t2成反比),有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。这种系统的频谱宽度是=0的2倍,因而频带利用率为1波特/赫,是最高利用率的一半。若01,带宽B(1)/2TS,频带利用率=2/(1+)波特/赫42可编辑2024/
13、5/8 周三4.4 基带传输中码间干扰的消除造成码间干扰的原因造成码间干扰的原因1奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则2奈奎斯特第二准则奈奎斯特第二准则3奈奎斯特第三准则奈奎斯特第三准则4部分响应技术部分响应技术543可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第二准则又叫转换点无失真准则,或无抖动准则转换点数字信号从-A变换到A,或从A变换到A的电平转换点数字通信中常常从电平转换点提取时钟转换点无失真,可以消除时钟信息的原始抖动奈奎斯特第二准则给出了转换点无失真的条件44可编辑2024/5/8 周三奈奎斯特第二准则传输通道的时域响应随机序列冲击函数输出信号在第k个时刻有转换点准确位置在45可编辑2024
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