现代通信原理第5章 数字基带传输系统.ppt

第第第第 5 5 5 5 章章章章数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统基带基带传输传输2成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第1节节-基带基带传输传输3成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理含两重要变换（1 1）消息消息数字基带信号数字基带信号（2 2）基带信号基带信号信道信号信道信号(适合信道传输适合信道传输)数字基带传输数字基带传输数字基带传输数字基带传输系统模型系统模型各各部件主要作用？部件主要作用？噪声源信息源基带信号形成信 道接收滤波器抽样判决器受信者基带基带传输传输4成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第2节节-基带基带传输传输5成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理几种最基本的几种最基本的-基带基带传输传输6成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理分类及波形特点分类及波形特点单极性波形单极性波形双极性波形双极性波形单极性归零单极性归零双极性归零双极性归零差分波形差分波形多值波形多值波形特点特点?基带基带传输传输7成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理数字基带信号的数字基带信号的-基带基带传输传输8成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理1 1表达式及分析表达式及分析（1 1）数学表达式）数学表达式(以二元随机序列为例，用以二元随机序列为例，用g g1 1(t)(t)和和g g2 2(t)(t)分别表符号分别表符号0 0和和1 1，T Ts s为码元宽度为码元宽度)（2 2）分析步骤）分析步骤 1 1）波形分解）波形分解则则功谱密度功谱密度:其中：基带基带传输传输13成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理 结论式：结论式：双边功率谱：双边功率谱：注：注：f fs s=1/T=1/Ts s在数值上在数值上=码元速率码元速率P P为为1 1出现的概率，出现的概率，的付氏变换P95P95的式的式5.2-245.2-24和和5.2-255.2-25 单边功率谱：单边功率谱：)基带基带传输传输14成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第3节节-基带基带传输传输15成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理1 1AMIAMI码码（传号交替反转码）（传号交替反转码）v编码规则编码规则？例：例：1 0 0 1 1 0 0 0 1 11 0 0 1 1 0 0 0 1 1 +1 0 0 +1 0 0 1+1 0 0 0 1+1 0 0 0 1 +11 +1v特点：特点：1)1)优：优：P P（0 0）=P=P（1 1）时无直流时无直流（因（因+1-1+1-1交替）交替）且低频成分少且低频成分少二进制二进制三进制三进制（即（即1 1B/1TB/1T码型）码型）编编/译码电路简单译码电路简单便观察误码便观察误码（+1+1、-1-1不交替）不交替）2 2）缺：）缺：信息码流会出现长信息码流会出现长0 0串串 提取位定时困难提取位定时困难基带基带传输传输16成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理2 2HDBHDB3 3码码v 编码规则编码规则(p97)p97)：1)1)信息信息“1 1”码极性要交替码极性要交替2)2)连连0 0串串44时，将第时，将第4 4个个0 0变为非变为非0 0符号，符号，称破坏脉冲称破坏脉冲V V码码3)3)为收端识别与删除为收端识别与删除V V码码（非信息码）（非信息码），当相邻当相邻V V码间有偶码间有偶数个数个1 1时，须把第一个时，须把第一个0 0变为非变为非0 0符号，称附加脉冲符号，称附加脉冲B B码码v 特点？特点？破坏码易识别，破坏码易识别，V V前面前面3 3个必然是个必然是0 0，B B不影响译码）不影响译码）v 举例？举例？基带基带传输传输17成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理3 3PSTPST码码 编码规则？编码规则？二二 进进 制制+模模-模模0 00 0-+-+-+-+0 10 10+0+0-0-1 01 0+0+0-0-01 11 1+-+-+-+-注意：注意：单脉冲时（单脉冲时（1010、0101），），两模式应交换两模式应交换(防止直流漂移防止直流漂移)例：例：01 00 11 10 01 00 11 10 10 10 11 0011 00+模模 0+-+-0+-+-0 +0 +-+0 +0 +-+特点：特点：1)1)定时容易定时容易（码元同步）（码元同步）2)2)无直流无直流3)3)缺点：有帧同步问题缺点：有帧同步问题（分组通信时）（分组通信时）基带基带传输传输18成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理4、Manchester双相码双相码 编码规则？编码规则？例：例：1 1 0 0 1 0 11 1 0 0 1 0 1 10 10 10 10 01 01 01 01 10 01 1010 01 10 特点：特点：1)1)仅两电平仅两电平 2)2)有足够的定时信息；无直流；编码简单有足够的定时信息；无直流；编码简单 3)3)缺点：频带利用率低缺点：频带利用率低基带基带传输传输19成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理5 5、MillerMiller编码规则？编码规则？例：例：二进制二进制11010010双相码双相码1010011001011001密勒码密勒码0110000111000111基带基带传输传输20成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理6 6、CMICMI 编码规则？编码规则？例：例：1 1 0 1 0 0 1 01 1 0 1 0 0 1 011 00 01 11 01 11 00 01 11 01 01 01 00 0100 01 特点：特点：1)1)有较多的电平跃变，定时信息丰富有较多的电平跃变，定时信息丰富2)2)CCITTCCITT推荐的推荐的PCMPCM接口码型接口码型基带基带传输传输21成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第4节节-基带基带传输传输22成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理一、系统模型及各部件主要作用一、系统模型及各部件主要作用基带基带传输传输23成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理模型及等效 H（）抽抽 样样判判 决决h（t）数字识别器数字识别器数字识别器数字识别器d（t）r（t）抽样脉冲抽样脉冲抽样脉冲抽样脉冲判决门限判决门限n（t）GT（）C（）GR（）数数 字字识别器识别器发端发端滤波器滤波器传输传输信道信道接收接收滤波器滤波器识别识别电路电路n（t）anan基带基带传输传输24成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理2、基带传输系统基带传输系统存在的问题存在的问题基带基带传输传输25成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理系统分析系统分析 设输入基带信号：设输入基带信号：接收接收滤波器输出滤波器输出（送往数字识别器的信号）（送往数字识别器的信号）r(t)r(t)在第在第K K个抽样时刻的样值：个抽样时刻的样值：问题问题？基带基带传输传输26成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第5节节-基带基带传输传输27成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理问题的提出问题的提出 如何设计基带系统的传输特性如何设计基带系统的传输特性H H（）或或h h（t t），），才能使系统能够做到无才能使系统能够做到无ISIISI的传输的传输数字基带信号，提高系统的可靠性？数字基带信号，提高系统的可靠性？H H（）h h（t t）噪声噪声GT（）C（）GR（）位位定时脉冲定时脉冲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判决d（t）数字基数字基带信号带信号基带基带传输传输28成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理1 1、无、无ISIISI的理论条件的理论条件基带基带传输传输29成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理n时域条件时域条件:h（KTs）=n频域条件频域条件:Heq（）=前提前提：送入系统的数字基带信号的传输速率送入系统的数字基带信号的传输速率:R Rb b=1/T=1/Ts sC K=0C K=00 K00 K0k=0，1；2c0各频移函数在各频移函数在(-(-/Ts /Ts)内的迭加内的迭加i=0，1；2基带基带传输传输30成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理h(t)=（1/Ts）Sa（t/Ts）/Ts-/Ts0 -满足抽样点处满足抽样点处 无无ISIISI频域条件频域条件例例1 1 设数字信号设数字信号R Rb b=1/T=1/Ts s，问下述系统特性问下述系统特性 能否满足无能否满足无ISIISI条件？条件？-满足抽样点处无满足抽样点处无ISIISI的时域条件的时域条件（h(t)h(t)在各抽样点处的值为在各抽样点处的值为0 0）0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts-Ts-2Tsh(t)基带基带传输传输31成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理例例2 2 设设R Rb b=1/T=1/Ts s ，问下述升余弦特性问下述升余弦特性H（）=Ts/2 1+cos（Ts/2）是否满足无是否满足无ISIISI条件？条件？P106P106式式5.5-145.5-14以及以及P104P104图图5-95-9-满足抽样点处满足抽样点处 无无ISIISI时域条件时域条件-满足抽样点处满足抽样点处无无ISIISI频域条件频域条件在此范围内在此范围内等效成理想等效成理想低通低通旋转奇对称！旋转奇对称！基带基带传输传输32成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理2 2、设计、设计数字基带系统数字基带系统-基带基带传输传输33成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理1 1）设计）设计H H（）时应考虑时应考虑?无无ISIISI（可靠）可靠）满足抽样点无满足抽样点无ISIISI理论条件理论条件 消除位定时误差引起的消除位定时误差引起的ISIISI (频带利用率频带利用率)要高要高（有效）（有效）-什么叫频带利用率？它与哪些参数有关？什么叫频带利用率？它与哪些参数有关？NyquistNyquist带宽带宽W W？NyquistNyquist传输速率传输速率R Rbmaxbmax？=？见下页见下页基带基带传输传输34成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理2 2）ISIISI的产生原因及解决办法的产生原因及解决办法 不满足理论条件引起不满足理论条件引起 位定时误差引起位定时误差引起 由来？由来？如何减小？如何减小？n 对对H H（）的综合要求的综合要求 高高（理想低通的理想低通的相对较相对较高）高）减小位定时误差带来的减小位定时误差带来的ISIISI（有有“幅度滚降幅度滚降”的低通特的低通特 性较理想低通特性更好！）性较理想低通特性更好！）基带基带传输传输35成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理证明证明-有幅度滚降的低通较理想低通有幅度滚降的低通较理想低通 对消除位定时误差带来的对消除位定时误差带来的ISIISI更有利！更有利！a a为滚降系数，为滚降系数，0 0a a1 1，一般取一般取a a0.2 0.2 基带基带传输传输36成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理结论？结论？时域冲激响应波形时域冲激响应波形基带基带传输传输37成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第7节节-基带基带传输传输39成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理样值：样值：发送双极性信号时发送双极性信号时r(t)y(t)0011110发数据发数据收收抽样抽样脉冲脉冲000011 1收数据收数据A-A判决门限判决门限a=0 a=0 判决规则判决规则:r 0 判判“1”r 0 判判“0”r =A+V 发发“1”时时-A+V 发发“0”时时两类两类错误概率的几何表示如下错误概率的几何表示如下基带基带传输传输40成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理Vf(V)0-AAP(1/0)P(0/1)两错误概率及误码率如下两错误概率及误码率如下:基带基带传输传输41成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理 发单极性信号时发单极性信号时判决门限判决门限=A/2A/2 判决规则判决规则:r A/2 r A/2 判判“1”“1”r r A/2 A/2 判判“0”“0”即即:发发“1”“1”时时:r=A+V A/2 r=A+V A/2 判判“1”“1”-r=A+V r=A+V A/2 A/2 判判“0”“0”-发发“0”“0”时时:r=0+Vr=0+V A/2 A/2 判判“0”“0”-r=0+V A/2 r=0+V A/2 判判“1”“1”-Vf(V)0-A/2A/2Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)P(0/1)P(1/0)基带基带传输传输42成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第8节节-基带基带传输传输43成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理d（t）y（t）H（）Y轴轴输输入端入端y（t）如何获得眼图如何获得眼图?基带基带传输传输44成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理第第5章第章第9节节-基带基带传输传输45成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理频域频域均衡均衡n n（t t）GT（）C（）GR（）数字数字识别器识别器GR（）基带基带传输传输46成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理时域均衡时域均衡n n（t t）GT（）C（）GR（）数字数字识别器识别器T（）基带基带传输传输47成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理横向滤波器的作用横向滤波器的作用基带基带传输传输48成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃成都信息工程学院通信系：王春圃现代通信原理现代通信原理横向滤波器的结构横向滤波器的结构TsC-1C-iTsC0TsC1TsCi输入输入输出输出2 2N N个延迟单元个延迟单元2N+1个抽个抽头系数头系数