通信原理 第4章 数字信号的基带传输.ppt

第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统1 1、为什么进行调制、调制的概念、模拟调制的分类；、为什么进行调制、调制的概念、模拟调制的分类；第三章第三章 小小 结结2 2、振幅调制、振幅调制AMAM的时域（调制原理）、频域表示、的时域（调制原理）、频域表示、带宽、平均功率、调制效率、解调；带宽、平均功率、调制效率、解调；3 3、DSBDSB的时域（调制原理）、频域表示、带宽、的时域（调制原理）、频域表示、带宽、平均功率、平均功率、调制效率、解调；调制效率、解调；4 4、SSBSSB的时域（调制原理）、频域表示、带宽、的时域（调制原理）、频域表示、带宽、平均功率、平均功率、调制效率、解调；（调制效率、解调；（VSBVSB）第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统5 5、抗噪声性能、抗噪声性能（1 1）相干解调输出端的信噪比（）相干解调输出端的信噪比（AMAM、DSBDSB、SSBSSB）（2 2）非相干解调输出端的信噪比（）非相干解调输出端的信噪比（AMAM）：大输入）：大输入信噪比与小输入信噪比信噪比与小输入信噪比6 6、角度调制的原理（频率与相位调制）、角度调制的原理（频率与相位调制）调频信号带宽调频信号带宽7 7、模拟调制系统的性能比较：有效性和可靠性、模拟调制系统的性能比较：有效性和可靠性第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统第第4 4章数字信号的基带传输章数字信号的基带传输 4.1 4.1 常用数字基带信号常用数字基带信号 4.2 4.2 数字基带传输系统数字基带传输系统 4.3 4.3 无码间串扰的数字基带传输系统无码间串扰的数字基带传输系统 4.4 4.4 部分响应系统部分响应系统 4.6 4.6 眼图眼图 4.7 4.7 时域均衡原理时域均衡原理 第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统4.1 4.1 数字基带信号数字基带信号基带传输系统基带传输系统：不使用载波调制解调装置，而：不使用载波调制解调装置，而直直 接传送接传送基带信号的系统基带信号的系统频带传输系统频带传输系统：包括调制、解调的传输系统。：包括调制、解调的传输系统。数字基带信号数字基带信号：未经过调制的数字信号。：未经过调制的数字信号。数字频带信号数字频带信号：经过调制的数字信号。：经过调制的数字信号。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统数字基带传输系统模型数字基带传输系统模型信道信号形成器（发送滤波器）：将原始基带信号信道信号形成器（发送滤波器）：将原始基带信号 变换变换成适合信道传输的某种脉冲波形。成适合信道传输的某种脉冲波形。变换：变换：波形波形变换与变换与码型码型变换变换第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统信道信道编码编码脉冲脉冲调制调制信宿信宿信源信源译码译码信道信道译码译码检测检测解调解调带通带通调制调制信道信道比特流比特流数字基数字基带信号带信号数字带数字带通信号通信号干扰干扰与噪声与噪声波形波形或数据或数据脉冲脉冲调制调制检测检测数字通信系统一般模型数字通信系统一般模型模拟模拟信源信源抽样抽样量化量化编码编码数字数字信号信号第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统基带系统几个波形示意图基带系统几个波形示意图第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 4.2 4.2 波形及传输码型波形及传输码型一、数字基带信号常用波形一、数字基带信号常用波形第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统常用数字基带信号的波形常用数字基带信号的波形单极性不归零码单极性不归零码NRZ双极性不归零码双极性不归零码NRZNRZ单极性归零码单极性归零码双极性归零码双极性归零码差分码差分码多元码多元码第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统单极性不归零单极性不归零u有丰富的低频乃至直流分量有丰富的低频乃至直流分量u每个每个“1 1”和和“0 0”相互独立，无错误检测能力相互独立，无错误检测能力u单极性码传输时需要信道一端接地，不能用两根芯线均不接地的单极性码传输时需要信道一端接地，不能用两根芯线均不接地的电缆传输电缆传输u接收单极性码，判决电平接收单极性码，判决电平A/2A/2，信道衰减，不存在最佳判决电平，信道衰减，不存在最佳判决电平u只适合用导线连接的各点之间做近距离传输，如印刷电路内、机只适合用导线连接的各点之间做近距离传输，如印刷电路内、机箱内。箱内。1 11 10 01 10 01 10 0A ATb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tbt单极性单极性不归零不归零NRZ第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统1 11 10 01 10 01 10 0A A双极性双极性不归零不归零NRZNRZTb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tbt-An无直流无直流n可在不需要接地的电缆中传输可在不需要接地的电缆中传输n判决电平判决电平0 0，最佳判决门限，最佳判决门限n不能提取位定时信息不能提取位定时信息双极性不归零双极性不归零第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统单极性归零单极性归零n所谓归零，是指信号电压在一个码元持续时间的中间所谓归零，是指信号电压在一个码元持续时间的中间回到回到0 0值，换句话，信号脉冲宽度小于码元宽度。值，换句话，信号脉冲宽度小于码元宽度。n占空比：占空比：/T/Tb bn可直接提取位定时信息，是其它信号提取同步信号需可直接提取位定时信息，是其它信号提取同步信号需要的一种过渡码型要的一种过渡码型1 11 10 01 10 01 10 0A ATb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tbt单极性单极性归零归零RZ第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统双极性归零双极性归零n占空比：占空比：/T/Tb bn相邻脉冲间必有零电位区域存在。因此，在接收端根相邻脉冲间必有零电位区域存在。因此，在接收端根据接收波形归于零电平便知据接收波形归于零电平便知1 1比特信息已收毕，以准备下比特信息已收毕，以准备下一比特信息的接收。可以认为正负脉冲的前沿起了启动信一比特信息的接收。可以认为正负脉冲的前沿起了启动信号的作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以经常保号的作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以经常保持正确的比特同步。即收发之间无须特别的定时，且各符持正确的比特同步。即收发之间无须特别的定时，且各符号独立的构成起止方式，叫号独立的构成起止方式，叫自同步方式自同步方式。1 11 10 01 10 01 10 0A ATb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tbt-A-A双极性双极性归零归零RZ第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统差分码差分码NRZ(M)：传号差分，：传号差分，1相邻码元电平极性改变；相邻码元电平极性改变；0相邻码元电平极性不改变相邻码元电平极性不改变NRZ(M)(单极性）单极性）1 11 10 01 10 01 10 0A ATb2Tb3Tb4Tb5Tb6TbtNRZ(S)(单极性）单极性）0 01 10 01 10 01 10 0A ATb2Tb3Tb4Tb5Tb6TbtNRZ(S)：空号差分，：空号差分，1相邻码元电平极性不改变；相邻码元电平极性不改变；0相邻码元电平极性改变相邻码元电平极性改变码码型型波波形形与与码码元元本本身身极极性性无无关关接接收收端端收收到到的的码码元元极极性性与与发发送送端端的的完完全全相相反反，也也能能正正确确地地进进行行判判决决。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统多元码多元码111001+A-A4电平波形电平波形+3A-3A10000101n多个二进制符号对应一个脉冲码元波形多个二进制符号对应一个脉冲码元波形n与二元码传输相比，在码元速率相同的情况下，它们的传输带与二元码传输相比，在码元速率相同的情况下，它们的传输带宽是相同的，但多元码的信息传输速率是二元码的宽是相同的，但多元码的信息传输速率是二元码的log2M倍。倍。P P7777 MATLAB MATLAB仿真仿真第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统例题例题1 1 已知消息代码为已知消息代码为 1110 01011110 0101，试以，试以矩形脉冲为例画出它的单极性不归零码、矩形脉冲为例画出它的单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码和双极双极性不归零码、单极性归零码和双极性归零码的波形图。性归零码的波形图。习题习题4-14-1第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统二、数字基带信号常用码型二、数字基带信号常用码型码型变换码型变换：消息码变成适合信道传输的传输码（线路码）：消息码变成适合信道传输的传输码（线路码）传输码的结构取决于实际信道特性与系统工作条件，传输传输码的结构取决于实际信道特性与系统工作条件，传输码的结构应具有以下特性：码的结构应具有以下特性：(1)(1)能从相应的基带信号中获取信息；能从相应的基带信号中获取信息；(2)(2)不受信源统计特性的影响，能适应信源变化；不受信源统计特性的影响，能适应信源变化；(3)(3)相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；(4)(4)提高传输码型的传输效率；提高传输码型的传输效率；(5)(5)具有内在的检错能力。具有内在的检错能力。实际系统中使用的码型有很多种，我们仅介绍常用的几种。实际系统中使用的码型有很多种，我们仅介绍常用的几种。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统1 1、AMIAMI码码 （传号交替反转码）（极性交替码）（传号交替反转码）（极性交替码）编码规则：编码规则：代码代码 0 0 仍变换为传输码的仍变换为传输码的0 0；代码代码 1 1 交替地变换为传输码的交替地变换为传输码的+1+1，-1-1，+1+1，-1-1由一个由一个二进制二进制符号序列变成一个符号序列变成一个三进制三进制符号序列。符号序列。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统二进制数据二进制数据1-10100-10Tb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb7TbAMI码码信号信号波形波形11010010优点优点：是一种基本的线路码，无直流成分，低频分：是一种基本的线路码，无直流成分，低频分量较小，量较小，编译码电路简单编译码电路简单，便于观察误码。，便于观察误码。缺点缺点：可能出现长的：可能出现长的连连0 0串串,不便于提取定时信号。不便于提取定时信号。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统2 2、HDBHDB3 3 码码 可看作是可看作是AMIAMI码的一种码的一种改进型改进型，全称是全称是三阶高密度三阶高密度 双极性码。双极性码。三阶高密度三阶高密度是指连是指连0 0个数最多不超过个数最多不超过3 3个。个。使用这种码型的目的是解决信息码中使用这种码型的目的是解决信息码中出现连出现连“0 0”串串时所带来的问题。时所带来的问题。编码规则：编码规则：P75P75第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统HDB3码码v信息序列前一破坏点为信息序列前一破坏点为V+且相邻且相邻V符号间有偶数个符号间有偶数个1v信息序列前一破坏点为信息序列前一破坏点为V+且至第一个且至第一个1之间有奇数之间有奇数个个1101100000001110000001-1010000000-11000000-1AMI:1-101000V+000-11B-00V-001HDB3:101100000001010000001-1010000000-100000001AMI:1-101000V+000-100V-00001HDB3:第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统检查所编检查所编HDB3HDB3码是否正确的方法码是否正确的方法：检查检查V V符号：是否每符号：是否每4 4个连个连“0 0”串的第四个串的第四个0 0都都换成了换成了V V，V V符号的极性是否和前一非符号的极性是否和前一非0 0符号同符号同极性；相邻极性；相邻V V的极性是否符合交替反转规律；的极性是否符合交替反转规律；将已编将已编HDB3HDB3码中的码中的V V暂时取下，然后观察剩下码暂时取下，然后观察剩下码字是否符合正负极性交替变化。字是否符合正负极性交替变化。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统n有检错能力有检错能力n无直流分量无直流分量n解决了连解决了连“0 0”时位定时信息提取困难时位定时信息提取困难nB B码和码和V V码各自保持极性交替变化，以确保无直码各自保持极性交替变化，以确保无直流分量流分量n可能存在误码扩散的问题可能存在误码扩散的问题nCCITTCCITT推荐使用的码型之一推荐使用的码型之一HDB3码码例题例题4-2-14-2-1第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统3 3、双相码（曼彻斯特码）、双相码（曼彻斯特码）是对每个二进制代码分别利用是对每个二进制代码分别利用两个具有两个具有2 2个不同相位个不同相位的二的二进制新码去取代的码。进制新码去取代的码。编码规则：编码规则：0-010-01（0 0相位的一个周期的方波）相位的一个周期的方波）1-101-10（相位的一个周期的方波）相位的一个周期的方波）第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统1正负脉冲表示（正负脉冲表示（10）0负正脉冲表示（负正脉冲表示（01）0正负脉冲表示（正负脉冲表示（10）1负正脉冲表示（负正脉冲表示（01）或或111010Tb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0曼彻斯特码曼彻斯特码二进制数据二进制数据信号波形信号波形第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统n无直流，正负电平各占一半无直流，正负电平各占一半n00 1100 11是禁用码组，这样就不会出现是禁用码组，这样就不会出现3 3个或更多的个或更多的连码连码(电平无跳变的最长时间为一个码元宽度电平无跳变的最长时间为一个码元宽度)，因此，因此，可实现宏观检错。这个优点是用可实现宏观检错。这个优点是用频带加倍频带加倍来换取的。来换取的。n适用于数据终端短距离传输，在本地数据网中采适用于数据终端短距离传输，在本地数据网中采用该码作为传输码型，最高信息速率用该码作为传输码型，最高信息速率10M10M。双相码（曼彻斯特码）特点双相码（曼彻斯特码）特点第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统4 4、Miller(Miller(密勒）码（延迟调制码）密勒）码（延迟调制码）是双相码的一种变形是双相码的一种变形编码规则：编码规则：1 1码用码元持续时间码用码元持续时间中心点出现跃变中心点出现跃变来表示，即用来表示，即用 “1010”或或“0101”表示表示 0 0码分两种情况处理：对于码分两种情况处理：对于单个单个0 0时，在码元持续时间时，在码元持续时间内内不出现跃变不出现跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变；，且与相邻码元的边界处也不跃变；对于对于连连0 0时，在两个时，在两个0 0码的边界码的边界出现电平跃变出现电平跃变，即，即“0000”与与“1111”交替。交替。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统1码元周期中点出现电平跳变表示，即用码元周期中点出现电平跳变表示，即用10或或010单个单个0：在码元周期中点不出现跳变，且与相邻码元的边界也不跳变：在码元周期中点不出现跳变，且与相邻码元的边界也不跳变 连连0：在前一个：在前一个0结束时刻出现跳变，即结束时刻出现跳变，即00与与11交替交替电平无跳变的最大间隔为电平无跳变的最大间隔为2 2个码元周期（个码元周期（101101），最小一个码元周），最小一个码元周期，这个特点可以用于检错。期，这个特点可以用于检错。密勒码密勒码(Miler)11010011Tb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb7Tb2Tb0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1二进制数据二进制数据信号信号波形波形第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统5 5、CMICMI码（传号反转码）码（传号反转码）编码规则：编码规则：1 1码交替用码交替用“1111”和和“0000”表示，或是交替用表示，或是交替用正负电压表示；正负电压表示；0 0码用码用“0101”表示。表示。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统传号反转码传号反转码CMI1 1交替变化的持续一个周期的正负电平表示交替变化的持续一个周期的正负电平表示0 0分别持续半个码元的负正电平组合表示分别持续半个码元的负正电平组合表示传号反转码传号反转码(CMI)1101001Tb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb7Tb1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1二进制数据二进制数据信号波形信号波形n无直流分量，位定时信息丰富无直流分量，位定时信息丰富n具有检错能力：因为具有检错能力：因为1 1交替用交替用0000、1111表示，表示，0 0固定用固定用0101表示，因此，不会表示，因此，不会出现三个以上的连码，因此可作为宏观检错。出现三个以上的连码，因此可作为宏观检错。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统例题例题2 2、已知信息码为、已知信息码为 110000 110000 11110000 110000 11，求相应的求相应的AMIAMI码、码、HDBHDB3 3码？码？例题例题3 3、已知信息码为、已知信息码为 101 000 000 000 11101 000 000 000 11，求相应的求相应的AMIAMI码、码、HDBHDB3 3码？码？练习练习 4-6 4-74-6 4-7第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统4.3 4.3 数字基带信号的功率谱数字基带信号的功率谱第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统4.4 4.4 数字基带信号传输与码间干扰数字基带信号传输与码间干扰数字通信系统的质量指标：数字通信系统的质量指标：传输速率传输速率误码率误码率当信道条件一定，速率越高，误码率越大当信道条件一定，速率越高，误码率越大误码产生的原因：误码产生的原因：噪声噪声码间串扰码间串扰第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统基带成形网络h(t)H()发送发送滤波器滤波器信道信道接收接收滤波器滤波器抽样抽样判决器判决器干扰干扰线路线路编码编码窄脉冲窄脉冲生成器生成器线路线路解码解码数字信息数字信息数字信息数字信息x(t)r(t)abc数字基带传输系统模型数字基带传输系统模型第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统线路编码线路编码：将原始数字信息编制成适合于传输用的码：将原始数字信息编制成适合于传输用的码型型(又称线路码又称线路码)；窄脉冲生成器窄脉冲生成器：用位定时窄脉冲控制基带信号周期；：用位定时窄脉冲控制基带信号周期；发送滤波器发送滤波器(信道信号形成器或成形滤波器信道信号形成器或成形滤波器)：把线路：把线路码元映射到适合于信道传输的基带信号波形上。码元映射到适合于信道传输的基带信号波形上。接收滤波器接收滤波器：滤出带外噪声，对信道特性进行均衡处：滤出带外噪声，对信道特性进行均衡处理，使输出的基带波形有利于抽样判决；理，使输出的基带波形有利于抽样判决；抽样判决器抽样判决器：在位定时脉冲控制下对接收滤波器的输：在位定时脉冲控制下对接收滤波器的输出波形进行抽样、判决，恢复或再生基带信号；出波形进行抽样、判决，恢复或再生基带信号；同步提取：同步提取：从接收滤波器的输出波形中提出位定时时从接收滤波器的输出波形中提出位定时时钟。钟。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统基带信号传输系统的数学模型基带信号传输系统的数学模型第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统码码间间干干扰扰：信信号号经经基基带带系系统统传传输输后后，其其波波形形在在时时域域上上必必定定是是无无限限延延伸伸。这这样样，前前面面的的码码元元对对后后面的若干码元就会造成不良影响。面的若干码元就会造成不良影响。信信号号在在传传输输的的过过程程中中不不可可避避免免地地还还要要叠叠加加信信道道噪噪声声，所所以以，当当噪噪声声幅幅度度过过大大时时，将将会会引引起起接收端的判断错误。接收端的判断错误。码间干扰概念码间干扰概念第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统1码Ts1码TsTs/2TsTs/2t1t1+Tsabcd码型变换波形变换抽样判决信道传输第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统如果波形失真如果波形失真比较严重，可比较严重，可能出现前面几能出现前面几个码元同时串个码元同时串到后面，对后到后面，对后面某个码元的面某个码元的抽样判决产生抽样判决产生不利影响。这不利影响。这就是就是码间串扰。码间串扰。码间串扰严重码间串扰严重时，会出现误时，会出现误码。码。Ts1110a3a2a1a4a a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 400判判1 1a a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 40Vd)=第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统x(t)x(t)的概率密度曲线的概率密度曲线 第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统基带传输系统总的误码率可表示为基带传输系统总的误码率可表示为 Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)在在A A和和n n2 2一定的条件下，可以找到一个使误码率一定的条件下，可以找到一个使误码率最小的判决门限电平，这个门限电平称为最小的判决门限电平，这个门限电平称为最佳门最佳门限电平。限电平。当当最佳门限电平最佳门限电平当当P(0)=P(1)=1/2,P(0)=P(1)=1/2,最佳门限电平为最佳门限电平为0 0。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 单极性码的误码率单极性码的误码率对于单极性基带信号，基带系统的输出为对于单极性基带信号，基带系统的输出为在峰值在峰值A A和噪声和噪声n n2 2相同的条件下，单极性基带系相同的条件下，单极性基带系统的抗噪声性能不如双极性基带系统。统的抗噪声性能不如双极性基带系统。单极性单极性双极性双极性第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统AMIAMI码的译码误码率码的译码误码率练习：练习：4-21 4-224-21 4-22单极性单极性双极性双极性第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统4.8 4.8 眼眼 图图用用实验的方法实验的方法估计系统性能。估计系统性能。具体做法是：具体做法是：将待测的基带信号加到示波器的输入端，同将待测的基带信号加到示波器的输入端，同时把位定时信号作为扫描同步信号。时把位定时信号作为扫描同步信号。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 示波器对基带信号的扫描周期严格与码元示波器对基带信号的扫描周期严格与码元周期同步，各码元的波形就会重叠起来。周期同步，各码元的波形就会重叠起来。对于二进制数字信号，这个图形与人眼相对于二进制数字信号，这个图形与人眼相像，所以称为像，所以称为“眼图眼图”。眼图功能：可以估计出系统的性能（码间串扰和噪眼图功能：可以估计出系统的性能（码间串扰和噪声的大小），也可以用眼图对接受滤波器的特性加声的大小），也可以用眼图对接受滤波器的特性加以调整，以减小码间干扰和改善系统的传输性能。以调整，以减小码间干扰和改善系统的传输性能。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统双极性二元码的的波形及眼图双极性二元码的的波形及眼图没有失真的波形没有失真的波形有失真的波形有失真的波形第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统眼图的眼图的“眼睛眼睛”张开得越大，且张开得越大，且眼图越端正眼图越端正，表示码，表示码间干扰越小间干扰越小,反之，表示码间串扰越大。反之，表示码间串扰越大。当存在噪声时当存在噪声时，眼图的线迹变成了比较模糊的带状，眼图的线迹变成了比较模糊的带状的线。的线。注意注意从图形上并不能观察到随机噪声的全部形态，只能大从图形上并不能观察到随机噪声的全部形态，只能大致估计噪声的强弱。致估计噪声的强弱。眼图可以定性反映码间干扰的大小和噪声的大小。眼图可以定性反映码间干扰的大小和噪声的大小。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统眼图照片眼图照片图图(a)(a)是在几乎无噪声和无码间干扰下得到的，是在几乎无噪声和无码间干扰下得到的，图图(b)(b)则是在一定噪声和码间干扰下得到的。则是在一定噪声和码间干扰下得到的。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统眼图的模型眼图的模型第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 由眼图可以获得的信息是：由眼图可以获得的信息是：(1)(1)最佳抽样时刻应是最佳抽样时刻应是“眼睛眼睛”张开最大的时刻；张开最大的时刻；(2)(2)眼图斜边的斜率决定了系统对抽样定时误差眼图斜边的斜率决定了系统对抽样定时误差 的灵敏程度：斜率越大，对定时误差越灵敏；的灵敏程度：斜率越大，对定时误差越灵敏；(3)(3)图的阴影区的垂直高度表示信号的失真范围；图的阴影区的垂直高度表示信号的失真范围；(4)(4)图中央的横轴位置对应于判决门限电平；图中央的横轴位置对应于判决门限电平；(5)(5)抽样时刻上抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半上下两阴影区的间隔距离之半为为噪声的容限噪声的容限,噪声瞬时值超过它就可能发生噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决；错误判决；第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统4.9 4.9 时域均衡器时域均衡器 理论上存在理想的基带传输特性，但实际中，理论上存在理想的基带传输特性，但实际中，由于设计误差以及信道特性（参数）的变化，由于设计误差以及信道特性（参数）的变化，总是总是存在一定的码间干扰。存在一定的码间干扰。问题的提出问题的提出第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 在基带系统中插入一种可调在基带系统中插入一种可调(也可不调也可不调)滤波器滤波器,将能减小码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器将能减小码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器统称为统称为均衡器均衡器。均衡器：自动调整适应信道变化。均衡器：自动调整适应信道变化。按研究的角度或领域，分为：按研究的角度或领域，分为：频域均衡器（校正频率）、频域均衡器（校正频率）、时域均衡器（校正畸变时域均衡器（校正畸变波形）波形）、固定均衡、可变均衡、固定均衡、可变均衡如何解决如何解决第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统(1)(1)时域均衡时域均衡：改善系统冲激响应改善系统冲激响应h h(t t)的波的波形，基本满足码间无干扰的条件。形，基本满足码间无干扰的条件。(2)(2)频域均衡频域均衡：改善系统的传输函数改善系统的传输函数H H()，基本满足码间无干扰的条件。基本满足码间无干扰的条件。设计最佳的有限滤波器较难，一般利用设计最佳的有限滤波器较难，一般利用可调网络可调网络来实现，最有用的可调网络形式是来实现，最有用的可调网络形式是横向滤波器横向滤波器。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统该网络是由无限多的按横向排列的该网络是由无限多的按横向排列的延迟单元延迟单元及及抽头系抽头系数（可调）数（可调）组成。组成。功能：功能：将输入端（接收滤波器的输出端）抽样时刻上将输入端（接收滤波器的输出端）抽样时刻上有码间干扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间干扰有码间干扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间干扰的响应波形。使相邻码元产生的干扰减小或消除。的响应波形。使相邻码元产生的干扰减小或消除。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 横向滤波器的特性完全取决于横向滤波器的特性完全取决于各抽头系数各抽头系数，只，只要用无限长的横向滤波器，在理论上是可以做到消除要用无限长的横向滤波器，在理论上是可以做到消除码间干扰。码间干扰。使横向滤波器的抽头无限多是不现实的。使横向滤波器的抽头无限多是不现实的。有限长时域均衡器有限长时域均衡器 设在基带系统接收滤波器与判决电路之间插入一设在基带系统接收滤波器与判决电路之间插入一个具有个具有2N+12N+1个抽头的横向滤波器。个抽头的横向滤波器。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统输入（接收滤波器的输出）：输入（接收滤波器的输出）：x(t)x(t)x(t)x(t)是是被均衡的对象被均衡的对象，设它不附加噪声，设它不附加噪声设有限长的横向滤波器的单位冲激响应设有限长的横向滤波器的单位冲激响应:e(t):e(t)第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统在抽样时刻在抽样时刻：kTs+t0 的的y(kTs+t0)值值：可简写为：可简写为：第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统均衡器在第均衡器在第K K抽样时刻上得到的样值抽样时刻上得到的样值Y YK K将由将由2N+12N+1个个C Ci i与与X Xk-ik-i乘积之和来确定。乘积之和来确定。说明说明所有所有y yk k的值（除的值（除k=0k=0）都等于）都等于0，则则可以完全消除码间干扰。可以完全消除码间干扰。要求要求第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 如何衡量均衡效果如何衡量均衡效果采用采用峰值畸变准则和均方畸变准则峰值畸变准则和均方畸变准则来衡量。来衡量。（1 1）这两种准则都是根据均衡器输出的单脉冲响应）这两种准则都是根据均衡器输出的单脉冲响应来规定的，峰值畸变的定义：来规定的，峰值畸变的定义：问题问题 对对完全消除码间干扰完全消除码间干扰的均衡器来说，由于除的均衡器来说，由于除k=0 k=0 外，有外，有y yk k=0=0，故，故D=0D=0，对码间干扰不为，对码间干扰不为0 0的的场合，我们希望场合，我们希望D D有最小值有最小值。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统（2 2）均方畸变准则的定义：）均方畸变准则的定义：的值越小码间干扰就越小。的值越小码间干扰就越小。第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统例：例：x x-1-1=1/4=1/4，x x0 0=1=1，x x+1+1=1/2=1/2，其余都为，其余都为0 0，选择三抽，选择三抽头的横向滤波器，头的横向滤波器，C C-1-1=-1/4=-1/4，C C0 0=1=1，C C+1+1=-1/2=-1/2求求y(t)y(t)在各抽样时刻的值、峰值畸变在各抽样时刻的值、峰值畸变D D、均方畸变。、均方畸变。x(t)y(t)TsTsC-1C0C+1第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统均衡器的输入峰值畸变：均衡器的输入峰值畸变：练习练习 4-244-24第第4 4章章数字信号基带传输系统数字信号基带传输系统 1 1、数字基带信号的波形与码型（、数字基带信号的波形与码型（AMIAMI码和码和HDBHDB3 3）2 2、码间干扰的概念、无码间干扰的时域和频、码间干扰的概念、无码间干扰的时域和频 域条件域条件 3 3、部分响应系统的特点、相关编码的过程、部分响应系统的特点、相关编码的过程 4 4、眼图的作用、眼图的作用 5 5、有限长时域均衡器（峰值畸变、均方畸变）、有限长时域均衡器（峰值畸变、均方畸变）第四章第四章 小结小结