第四章 数字基带传输系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,4,章 数字基带传输系统,4,.1,数字基带传输系统的基本结构,4,.2,数字基带信号及频谱特性,4,.3,基带传输的常用码型,4,.4,基带脉冲传输及无码间干扰条件,4,.5,无码间干扰基带系统的抗噪性能,4,.6,眼图,4,.7,部分响应技术和时域均衡,1/28/2026,1,4,.1,数字基带传输系统的基本结构,数字基带传输系统：不使用调制和解调装置而直接传输,数字基带信号的系统。,其中，信道信号形成器用来产生适于信道传输的基带信,号；信道是允许基带信号通过的媒质；接收滤波器用来,接收信号和尽可能排除信道噪声及其他干扰；抽样判决,则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。,信道信号,形成器,信道,接收,滤波器,抽样判决器,基带脉冲,输入,基带脉冲,输出,噪声,1/28/2026,2,4,.2,数字基带信号及频谱结构,1.,数字基带信号,数字基带信号就是消息代码的电波形，,它是用不同的,电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号的,类型有很多，常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲,和升余弦脉冲等。最,常用的由矩形脉冲组成的基带信,号有：单极性归零及不归零波形，双极性归零及不归,零波形，差分波形和多电平波形等，图,4.1,是这几种,常用数字基带信号的波形图。,1/28/2026,3,4,.2,数字基带信号及频谱结构,图,4.1,几种常见的基带信号波形,1/28/2026,4,4,.2,数字基带信号及频谱结构,无论采用什么形式的波形，数字基带信号可表示为,式中,a,n,为第,n,个信息符号所对应的电平值（,0,，,1,或,1,），,T,s,为码元间隔，,g(t,),为某种标准脉冲波形。,对于二进制代码序列，若,令,g,1,(t),代表“,0”,，,g,2,(t),代,表“,1”,，则,通常遇到的基带信号都是一个随机脉冲序列。,1/28/2026,5,4,.2,数字基带信号及频谱结构,2.,数字基带信号的频谱特性,二进制随机脉冲序列,s(t,),表示为,式中，,v(t,),是稳态波属周期信号；,u(t,),为交变波属随机信号，如,图,4.2,所示。随机脉冲序列,s(t,),的双边功率谱密度,P,s,(w,),表示为,1/28/2026,6,4,.2,数字基带信号及频谱结构,图,4.2,随机脉冲序列示意波形,1/28/2026,7,4,.3,基带传输的常用码型,1.,数字基带系统传输码型的选取原则,（,1,）码型频谱中应含有定时时钟信息；,（,2,）基带信号中无直流成分，低频成分和高频成,分应尽可能少；,（,3,）码型不受信息源统计特性的影响；,（,4,）码型具有一定的检错能力；,（,5,）码型变换的设备简单，易实现。,1/28/2026,8,4,.3,基带传输的常用码型,2.,常用的传输码型,（,1,）,AMI,码：是传号交替反转码，是,PCM24,路的传,输码型。,编码规则,：,代码中的,0,仍变换为传输码的,0,，代码中,的,1,交替的变换为传输码的,+1,，,-1,，,优点：,没有直流分量，低频成份少，高频成份少；,有检错能力；虽没有 成份，但有 成份，便于提,取。,缺点：,连“,0”,码太多，影响定时时钟的提取。,1/28/2026,9,4,.3,基带传输的常用码型,（,2,）,HDB,3,码：是三阶高密度双极性码，是,PCM30/32,路,基群的传输码型。,编码规则：,连“,0”,码不超过,3,个时，,0,变,0,，,1,变,+1,或,-1,交替反转；,连,“,0”4,个以上时，每,4,个为一组，用取代节,000V,或,B00V,代替，,B,V,是附加传号码，,V,和前非“,0”,码同极,极性，之后传号交替反转，,V,本身也满足极性交替；,相邻,V,之间有偶数个传号，用,B00V,代替，,B,与前非“,0”,码反极性。,特点：,克服长连“,0”,，便于定时提取，但有误码增值。,1/28/2026,10,1.,基带脉冲传输过程,脉冲形成,G,T,(w,),C(w,),G,R,(w,),识别电路,图,4.3,数字基带传输系统模型,4,.4,基带脉冲传输及无码间干扰条件,1/28/2026,11,4,.4,基带脉冲传输及无码间干扰条件,式中，第一项是第,k,个码元波形的抽样值，它是确定,b,k,的依据。第二项是除第,k,个码元以外的其它码元波,形在第,k,个抽样时刻上的总和，它对当前码元的判决,起着干扰的作用，所以称为码间串扰值。由于,b,n,是以,概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机变量。第,三项是输出噪声在抽样瞬间的值，是一种随机干扰，,也要影响对第,k,个码元的正确判决,。,1/28/2026,12,2.,码间干扰的定义,本码元判决时刻有其它码元出现的现象。,3.,无码间干扰的条件（奈奎斯特第一准则）,时域条件,即本码判决时刻不为零，其它抽样点上均为零。,频域条件,4,.4,基带脉冲传输及无码间干扰条件,1/28/2026,13,4,.4,基带脉冲传输及无码间干扰条件,4.,无码间干扰频谱形状和频带利用率,（,1,）理想状况：传输函数 为矩形频谱特性，其带,宽 ，则频带利率 ，有拖尾，如,果定时有误差，就会引起码间干扰，如图,4.4,所示。,图,4.4,理想低通系统,1/28/2026,14,4,.4,基带脉冲传输及无码间干扰条件,（,2,）实际状况：采用具有余弦滚降频谱特性的传,输函数 ，即,而相应的 为,1/28/2026,15,4,.4,基带脉冲传输及无码间干扰条件,图,4.5,余弦滚降系统,1/28/2026,16,4,.5,无码间干扰基带系统的抗噪性能,设信道噪声为零均值，方差为 的高斯白噪声，系统,无码间干扰，对于双极性基带信号样值为 ，则基带,传输系统总的误码率可表示为：,判决器的最佳门限电平为：,若 ，则最佳判决门限电平为零。这时基带,传输系统总的误码率为：,1/28/2026,17,对于单极性基带波形，则判决器最佳门限电平为：,若 ，则最佳判决门限电平为,A/2,，这时基带,传输系统总的误码率为：,结论：,在相同条件下，双极性误码率比单极性低，抗,干扰性能好；当码元速率增大时，引起误码率降低。,4,.5,无码间干扰基带系统的抗噪性能,1/28/2026,18,1.,定义：利用实验室的方法估计和改善传输系统性能,时在示波器上观察到的像人的眼睛一样的波形。即从,示波器显示的图形上，观察码间干扰和噪声的影响，,从而估计出系统性能的优劣程度。,2.,做眼图的步骤：,（,1,）选择分段周期,T,0,=,nT,s,，,n,取整数,;,（,2,）以,T,0,为周期分段；,（,3,）在一个周期内重叠；,（,4,）用斜线标眼。,4,.6,眼图,1/28/2026,19,1.,部分响应技术,目的：,减小理想状况的拖尾现象，同时提高实际状况,的频带利用率，而采取的降低码间干扰的措施之一。,概念：,有控制地在某些码元的抽样时刻引入码间干,扰，而在其余码元的抽样时刻无码间干扰，那么就能,使频带利用率提高到理论上的最大值，同时拖尾小，,又可以降低对定时精度的要求。这种波形称为部分响,应波形，利用部分响应波形进行传送的基带传输系统,称为部分响应系统。,4,.7,部分响应技术和时域均衡,1/28/2026,20,2.,时域均衡,原理：,在基带系统中插入一种可调的滤波器，来减小,码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器统称为均,衡器。横向滤波器可以实现时域均衡，横向滤波器网,络的功能是将均衡器输入端抽样时刻上有码间干扰的,响应波形变成抽样时刻上无码间干扰的响应波形。,方法：,无限长的横向滤波器可以消除抽样时刻上的码,间干扰，但物理上不可实现。有限长的横向滤波器是,物理上可实现的，可以减小抽样时刻上的码间干扰，,但不能完全消除。,4,.7,部分响应技术和时域均衡,1/28/2026,21,4,.7,部分响应技术和时域均衡,衡量均衡效果的准则：,峰值畸变准则定义为：,均方畸变准则定义为：,1/28/2026,22,