第5章 数字基带传输技术课件.ppt

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1、第第5章章 数字基带传输技术数字基带传输技术5.1 5.1 数字基带信号概述数字基带信号概述5.2 5.2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型5.3 5.3 基带传输与码间干扰基带传输与码间干扰5.4 5.4 无码间干扰的基带传输无码间干扰的基带传输5.5 5.5 部分响应系统部分响应系统5.6 5.6 眼图眼图信道信号信道信号形成器形成器接收接收滤波器滤波器信道信道数字数字基带信号基带信号随机噪声随机噪声干扰干扰抽样抽样判决判决定时信息定时信息提取提取基带信号基带信号输出输出 数字基带传输系统数字基带传输系统 数字调制数字调制信道信道数字解调数字解调抽样判决抽样判决定时信息定时信息提取提取

2、随机噪声干扰随机噪声干扰数字基带数字基带信号输入信号输入基带信号基带信号恢复输出恢复输出 数字频带传输系统数字频带传输系统 5.1 5.1 数字基带信号概述数字基带信号概述 对于基带传输信道对于基带传输信道低端受限低端受限的系统，传输码的频谱中的系统，传输码的频谱中低频低频成份应尽量少成份应尽量少，同时，同时不能包含直流成份不能包含直流成份。 码型变换过程中对任何信源应具有码型变换过程中对任何信源应具有透明性透明性。即不同信源所。即不同信源所产生的原始基带信号通过相同的码型变换后都能适合信道产生的原始基带信号通过相同的码型变换后都能适合信道传输，码型设计要与传输，码型设计要与信源的统计特性无关

3、信源的统计特性无关。 码型变换后码型变换后便于便于接收端提接收端提取位定时取位定时等同步信息。等同步信息。 为了提高传输的可靠性，码型变换后应为了提高传输的可靠性，码型变换后应自身具有纠检错能自身具有纠检错能力力。 为了节省传输带宽和防止串扰的发生，码型变换后应尽量为了节省传输带宽和防止串扰的发生，码型变换后应尽量减少减少基带信号频谱中的基带信号频谱中的高频成份高频成份。 码型变换的码型变换的编译码设备编译码设备应尽可能应尽可能简单简单。传输码型设计的原则传输码型设计的原则传输码型的常用波形传输码型的常用波形t+E0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts101101t+E010110Ts2Ts3T

4、s4Ts5Ts6TsE1单极性不归零波形单极性不归零波形双极性不归零波形双极性不归零波形传输码型的常用波形传输码型的常用波形t+E0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts101101t+E0101101Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6TsE单极性归零波形单极性归零波形双极性归零波形双极性归零波形传输码型的常用波形传输码型的常用波形t+E0101101Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6TsE差分波形差分波形5.2 5.2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型 传号交替反转码（传号交替反转码（AMI码）码） 三阶高密度双极性码（三阶高密度双极性码（HDB3） 数字双相码数字双相码 密勒码密勒码传号交替反转码

5、（传号交替反转码（AMI码码)Ts2Ts3Ts4Ts5Ts7Ts8Ts9Tstt00+E+EE11111000三阶高密度双极性码（三阶高密度双极性码（HDB3）tttt0t0t0t0t+E+E+E+EEEENRZAMIHDB3(1)HDB3 (2)1 0 0 0 0 1 1 0 0 00 0 1 0 数字双相码数字双相码Ts2Ts3Ts4Ts5Ts7Ts8Ts9Tstt00+E+EE11111000密勒码密勒码Ts2Ts3Ts4Ts5Ts7Ts8Ts9Tstt00+E+EE11111000单极性不归零信号单极性不归零信号 图图5-6 单极性不归零信号的功率谱单极性不归零信号的功率谱 图图5-8

6、 单极性归零信号的功率谱单极性归零信号的功率谱 图图5-7 单极性归零信号单极性归零信号 5.3 5.3 基带传输与码间干扰基带传输与码间干扰 再生判决原理再生判决原理 码间干扰码间干扰 数字基带传输系统数字基带传输系统 接收滤接收滤波器输波器输出信号出信号限幅门限限幅器限幅器输出输出抽样抽样脉冲脉冲判决判决输出输出Ts111100tttt 再生判决原理再生判决原理G（ ）C()( )R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噪声干扰噪声干扰 基带系统传递函数模型基带系统传递函数模型 接收信号接收信号 判决变量判决变量 接收滤波器作用接收滤波器作用 限制传输信道引入

7、噪声限制传输信道引入噪声 与发送滤波器共同得到所需形状的基带信号波形与发送滤波器共同得到所需形状的基带信号波形)()()(tnnTthatrRnsn)()()0()(,sRknnsnkskTnTnkhahakTr有用信号有用信号码间干扰码间干扰(ISI)(ISI)随机噪声随机噪声 基带传输中的码间串扰基带传输中的码间串扰 5.3 5.3 无码间干扰的基带传输无码间干扰的基带传输无码间干扰的传输条件无码间干扰的传输条件 2() ( ( )0 sisseiHTTTH常 数 ）其 它1.具有理想低通传输特性的系统具有理想低通传输特性的系统 ()0 TTHT传递函数频谱传递函数频谱h h( (t t)

8、 )和和h h( (t t- -T T) )间无码间干扰示意图间无码间干扰示意图 h h( (t t) )时域波形曲线时域波形曲线具有理想低通传输特性系统的特点具有理想低通传输特性系统的特点 符合无码间干扰的传输条件，但实际中难符合无码间干扰的传输条件，但实际中难以实现。以实现。 时域系统的波形，其时域系统的波形，其“尾巴尾巴”衰减慢，因衰减慢，因而为了防止抽样过程产生码间干扰，对定而为了防止抽样过程产生码间干扰，对定时精度要求高。时精度要求高。 系统的频带利用率较高，系统的频带利用率较高， 。22.升余弦系统升余弦系统2(1cos) 22( )20 TTTHT升余弦系统的分割升余弦系统的分割

9、升余弦系统特点升余弦系统特点 符合无码间干扰的传输条件，具有滚降特性，符合无码间干扰的传输条件，具有滚降特性，实际中容易实现。实际中容易实现。 时域时域 系统的波形在两个抽样点之间要过一次零系统的波形在两个抽样点之间要过一次零点，因而点，因而“尾巴尾巴”衰减快，可以降低对定时精衰减快，可以降低对定时精度的影响。度的影响。 系统的频带利用率较低，系统的频带利用率较低， 。1 余弦滚降系统余弦滚降系统 275.5 5.5 部分响应系统部分响应系统问题的提出：如何做到问题的提出：如何做到高的频谱利用率高的频谱利用率（2Baud/Hz) 滚降特性滚降特性波形尾巴衰减快，对定时精度要求低波形尾巴衰减快，

10、对定时精度要求低奈奎斯特第二准则部分响应波形奈奎斯特第二准则部分响应波形有有控制地控制地在某些码元的抽样时刻在某些码元的抽样时刻引入码间干扰引入码间干扰，而在其它码元的抽样时刻无码间干扰，能够使而在其它码元的抽样时刻无码间干扰，能够使频带利用率达到理论最大值，同时降低对定时频带利用率达到理论最大值，同时降低对定时精度要求精度要求)2(2)2(2)(ssssTtSaTtSatg)/41()/cos(422ssTtTt 相隔一个码元周期的抽样函数波形尾巴刚好正负相隔一个码元周期的抽样函数波形尾巴刚好正负相反，利用这个特性构成尾巴衰减很快的脉冲波形相反，利用这个特性构成尾巴衰减很快的脉冲波形22co

11、s/4( )14/sst Tg ttT g(t)及其频谱及其频谱 t0g(t)25sT2sT23sT23sT2sT25sT1 7, 5, 3, 021240kkTgTggss310sTsT2sT3sT4sT5sT t1a212aac233aac 码元发生串扰的示意图码元发生串扰的示意图 第一类部分响应系统第一类部分响应系统kakb相加相加TsTs发送发送滤波器滤波器接收接收滤波器滤波器模模2抽样脉冲抽样脉冲预编码预编码相关编码相关编码模处理模处理1kbkc1kkkbab1kkkcbb1 kkkkcbba模模 常见的部分响应波形常见的部分响应波形类类别别R1R2R3R4R5二进制输入时二进制输入

12、时的的Ck电平数电平数012I113II1215III 21 -15TstOf2Ts1tO2Ts1f2Tscos2TstO2Ts1f4Tscos22TstOf2Ts12Tscos2Ts54cosTssTG/)( )( )/sg tGT类类别别R1R2R3R4R5二进制输入时二进制输入时的的Ck电平数电平数IV 10-13V V -1-10 02 20 0 -1-15O2Ts1ff2Ts1O4Tssin2Ts2Tssin2Tstt续表（2）( )( )/sg tGTkb2kbkcka相减相减2Ts2Ts发送发送滤波器滤波器接收接收滤波器滤波器模模8抽样脉冲抽样脉冲预编码预编码相关编码相关编码模处

13、理模处理第四类部分响应系统第四类部分响应系统基带信号波形及眼图基带信号波形及眼图 5.6 5.6 眼图眼图零点失真量t0时刻的采样值最大信号失真量最佳采样时刻t0噪声容限对定时抖动的灵敏度判决门限眼图模型眼图模型 眼图的工程实用信息眼图的工程实用信息 最佳抽样时刻最佳抽样时刻应该选在眼睛应该选在眼睛张开最大张开最大的时刻；的时刻； 眼图斜边的眼图斜边的斜率斜率表示了系统对表示了系统对定时抖动定时抖动的灵敏度，斜边越的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感；陡，系统对定时抖动越敏感； 眼图左角或右角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化眼图左角或右角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，通常称

14、为范围，通常称为零点失真量零点失真量（在许多接收设备中，定时信（在许多接收设备中，定时信息就是通过信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失息就是通过信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量就显得非常重要）；真量就显得非常重要）； 在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号的失真量最大信号的失真量； 抽样时刻上、下两个阴影区间隔的一半叫抽样时刻上、下两个阴影区间隔的一半叫最小噪声容限最小噪声容限，噪声瞬时值超过它之后就可能发生误判；噪声瞬时值超过它之后就可能发生误判； 眼图中横轴对应眼图中横轴对应判决门限电平判决门限电平。 课堂测验课堂测验1.已知某信息序列为已

15、知某信息序列为0100001010000010000，分别画出该序列采用分别画出该序列采用AMI、HDB3和密勒码和密勒码编码后的输出波形。编码后的输出波形。2.已知某基带传输系统具有理想低通传输特性，已知某基带传输系统具有理想低通传输特性，其截止频率为其截止频率为60KHz。（1）若该基带系统采用）若该基带系统采用8进制进行传输，其信进制进行传输，其信息速率为息速率为9600Kbps，是否会产生码间干扰，是否会产生码间干扰，为什么？为什么？（2）该系统利用）该系统利用4进制进行传输，实现无码间进制进行传输，实现无码间干扰的最大信息传输速率？干扰的最大信息传输速率？ 3.假设某基带信息序列假设某基带信息序列100110101000001110111，采用，采用8进制的第一进制的第一类部分响应系统进行传输，画出其传输的原类部分响应系统进行传输，画出其传输的原理框图，并分别写出经过预编码、相关编码理框图，并分别写出经过预编码、相关编码和模处理后的输出信息序列。和模处理后的输出信息序列。