第六章数字基带传输系统PPT讲稿.ppt

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1、第六章数字基带传输系统第1页，共49页，编辑于2022年，星期三概述概述数字基带信号数字基带信号 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。从零频或很低频率开始的。数字基带传输系统数字基带传输系统 不经载波调制而直接传输数字基带不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。数字带通传输系统数字带通传输系统 包括调制和解调过程的传输系统包括调制和解调过程的传输系统研究数字基带传输系统的原因：研究数字基带传输系统的原因：近程数据通信系统中广泛采用近程数据通信系统中广泛采用基带传

2、输方式也有迅速发展的趋势基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输中包含带通传输的许多基本问题基带传输中包含带通传输的许多基本问题任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。系统来研究。6.0引言引言第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第2页，共49页，编辑于2022年，星期三6.0引言引言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至信道自终端数据输入扰乱器接口电路(串并/码型/多电平)变换电路网孔均衡线路放大发送发送滤波滤波输出电路发时钟系统(a)发送方发送方自信道数据输出至终端增

3、益控制输入电路(电平/码型/并串)逆变换电路时域均衡解扰器接收接收滤波滤波接口电路收时钟(定时提取)系统抽样抽样判决判决(b)接收方接收方产生数字基带脉冲产生数字基带脉冲信道信号形成信道信号形成信道信号接收处理信道信号接收处理基带脉冲恢复基带脉冲恢复数据变换数据变换数据恢复数据恢复第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第3页，共49页，编辑于2022年，星期三6.0引言引言基带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干扰图图6-1基带传输系统基本结构基带传输系统基本结构噪声n（t）接收器发送器调制器发送带通接收带通接收低通抽样判决解调器信道图图6-2频带传输系统基本结

4、构频带传输系统基本结构基带脉冲输入基带脉冲输出第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第4页，共49页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.1数字基带信号数字基带信号表示数字表示数字(0、1、2、.）的）的基基本频带本频带信号。信号。低频成分丰富；低频成分丰富；最高频率比最低频率高得多。最高频率比最低频率高得多。二进制数据序列10110100111010（a）单极性非归零码（b）单极性归零码（c）双双极性非归零码（d）双双极性归零码（e）单极性三角形码Ts Ts EEEEE-E-E-E-3E3

5、E-EE（f）双极性四电平码 tttttt图图6-3几种数字基带电信号波形几种数字基带电信号波形差分码？差分码？第5页，共49页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.1数字基带信号数字基带信号第6页，共49页，编辑于2022年，星期三6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.1数字基带信号数字基带信号二进制数字基带信号的一般表示二进制数字基带信号的一般表示其中，其中，an表示第表示第n个码元所对应的电平值（个码元所对应的电平值（0、1或或-1、+1等）；等）；g（t）表示脉冲的波

6、形；）表示脉冲的波形；Ts为码元持续时间。为码元持续时间。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第7页，共49页，编辑于2022年，星期三6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.2基带信号的频谱特性基带信号的频谱特性图图6-4随机二进制脉冲序列示意波形随机二进制脉冲序列示意波形码宽（码元间隔）：Tss（t）g1（t+3 Ts）g2（t2Ts）-3Ts -2Ts -Ts 0 Ts 2Ts 3Ts t第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第8页，共49页，编辑于2022年，星期三6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.2基带信号的频谱特性

7、基带信号的频谱特性二进制数字基带信号的功率谱密度为：二进制数字基带信号的功率谱密度为：,i=0或1双边功率谱密度双边功率谱密度单边功率谱密度单边功率谱密度第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第9页，共49页，编辑于2022年，星期三6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.2基带信号的频谱特性基带信号的频谱特性1基基带带数数据据信信号号的的频频谱谱一一般般由由连连续续谱谱和和离离散散谱谱两两部部分分组组成成。连连续续谱谱总总是是存存在在的的，但但有有的的情情况况下下可可以以没没有有离离散散谱谱。例例如如对对双双极极性性信信号号，由由于于g1（t）=g2（t），当）

8、，当P=（1-P）=0.5时，不存在离散谱。时，不存在离散谱。2基带数据信号的频谱的结构（幅度、宽度、形状等）基带数据信号的频谱的结构（幅度、宽度、形状等）:与代表与代表“0”和和“1”的电符号的电符号g1（t）与）与g2（t）的形状有关；）的形状有关；与输出数据符号的速率与输出数据符号的速率fs有关；有关；与两种符号与两种符号g1（t）与）与g2（t）的出现概率有关。）的出现概率有关。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第10页，共49页，编辑于2022年，星期三6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.2基带信号的频谱特性基带信号的频谱特性-3fs -2fs

9、-fs 0 fs 2fs 3fs 4fs f（Hz）Pd（f）-2fs -fs 0 fs 2fs f（Hz）Pc（f）-2fs -fs 0 fs 2fs f（Hz）Pa（f）-3fs -2fs -fs 0 fs 2fs 3fs 4fs f（Hz）Pb（f）（a）单极性不归零码单极性不归零码（b）单极性归零码单极性归零码（=0.5Ts）（c）双极性不归零码双极性不归零码（d）双极性归零码双极性归零码（=0.5Ts）图图6-5几种常见数据信号的功率谱密度（单位：几种常见数据信号的功率谱密度（单位：W/Hz）第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第11页，共49页，编辑于2022年，星期三图

10、图6-6几种常见数据信号的功率谱密度表达式几种常见数据信号的功率谱密度表达式6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.2基带信号的频谱特性基带信号的频谱特性单极性信号必有直流分量（离散谱）。单极性不归零码单极性不归零码双极性不归零码双极性不归零码双极性归零码双极性归零码单极性归零码单极性归零码双极性信号可能没有直流分量和其他离散谱。无论单、双极性，归零码的频带都比非归零码的频带宽。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第12页，共49页，编辑于2022年，星期三6.1数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性6.1.2基带信号的频谱特性基带信号的频谱特性双极性

11、不归零码双极性不归零码双极性归零码双极性归零码双极性信号可能可能没有直流分量和其他离散谱。双极性码什么情况下没有离散谱？双极性码什么情况下没有离散谱？g0(t)=-g1(t)？P(0)=P(1)=1/2？正确的答案是：正确的答案是：随机信号波形正负统计面积对称!第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第13页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）线路传输码应具有的主要特性：线路传输码应具有的主要特性：能够从其相应的基带信号中提取出定时信息；能够从其相应的基带信号中提取出定时信息；相应的基带信号中应该不含直流分量，低频成分

12、尽量少；相应的基带信号中应该不含直流分量，低频成分尽量少；不受信源发送符号统计特性的影响，即能够适应信源的变不受信源发送符号统计特性的影响，即能够适应信源的变化；化；具有内在的检错能力；具有内在的检错能力；编码方法应该尽量简单，并考虑尽量提高传输码型的传输编码方法应该尽量简单，并考虑尽量提高传输码型的传输效率。效率。常用线路传输码：常用线路传输码：AMI、HDB3、Manchester等。等。信号序列的功率谱密度中存在信号序列的功率谱密度中存在与码速与码速 fs对应的离散谱。对应的离散谱。防止线路设备中隔直防止线路设备中隔直电容对信号的影响。电容对信号的影响。抑制信源符号中的长连抑制信源符号中

13、的长连“0”“0”对信号定时提取的影对信号定时提取的影响。响。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第14页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）单极性与双极性单极性与双极性非归零码非归零码（NRZNRZ码）码）0 1 0 1 1 0 1 Ps(f)含直流分量Ts 不含fs分量（Ts=1 fs是码元间隔）t 0 fs 2fs f(a)单极性NRZ码波形与功率谱密度Ps(f)图形 0 1 0 1 1 0 1 不含直流分量Ps(f)Ts 不含f s分量0 fs 2fs f t(b)双极性NRZ码波形与功率谱密度Ps(f)图

14、形 图图6-7 6-7 不归零（不归零（NRZNRZ）矩形脉冲码的波形与功率谱密度）矩形脉冲码的波形与功率谱密度 直流和过大低频成分、不直流和过大低频成分、不含时钟，不适合作为线路含时钟，不适合作为线路传输码！传输码！第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第15页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）单极性与双极性单极性与双极性归零码归零码（RZRZ码）码）图图6-8 6-8 归零（归零（RZRZ）矩形脉冲码的波形与功率谱密度）矩形脉冲码的波形与功率谱密度 0 1 0 1 1 0 1 Ps(f)含有直流分量Ts 含f

15、s分量（离散谱）t 0 f s 2f s f(a)单极性RZ码波形与功率谱密度Ps(f)图形 0 1 0 1 1 0 1 Ps(f)不含有直流分量Ts 含fs分量（离散谱）0 f s 2f s f t(b)双极性RZ码波形与功率谱密度Ps(f)图形 直流和过大的低频成分，直流和过大的低频成分，不适合作为线路传输码！不适合作为线路传输码！第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第16页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）传输中使用的线路传输中使用的线路编码通常都是编码通常都是双极双极性的归零码性的归零码。1双极性传号交替

16、反转码双极性传号交替反转码（AMIAMI码）码）单极性 1 0 1 1 0 1 NRZ Ps（f）AMI码的功率谱密度 Ts 双极性 AMI t t（RZ）0 fs 2fs f 图图6-9AMI（RZ）码（）码（=0.5Tc）的波形与功率谱密度图形的波形与功率谱密度图形 1不再含直流分量和丰富的低频分量；不再含直流分量和丰富的低频分量；2虽然它本身不含码元时钟虽然它本身不含码元时钟fc的频率成份，但只要在接受端将的频率成份，但只要在接受端将AMI信号简单整流就变为信号简单整流就变为单极性归零码信号，就产生了时钟成份；单极性归零码信号，就产生了时钟成份；3注意到注意到AMI码中不会相继出现极性相

17、同的两个或多个脉冲，这点表明了码中不会相继出现极性相同的两个或多个脉冲，这点表明了AMI码具有一定码具有一定的内在的检测误码能力。的内在的检测误码能力。4 4AMIAMI码第一零点带宽是码第一零点带宽是fs(与与NRZ相同相同),效率较高效率较高;编解码简单易于实现。编解码简单易于实现。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第17页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）2双极性三阶高密度码双极性三阶高密度码（HDB3码）码）以传号交替翻转码（以传号交替翻转码（AMI）为基础，当遇到）为基础，当遇到4个连零时，用个连零时

18、，用“0001”来取代来取代“0000”，该，该“0001”称为取代节，其中称为取代节，其中“1”的极性与前边一个信号的极性相同，的极性与前边一个信号的极性相同，违背极性交替翻转原则，故此码被称为违背极性交替翻转原则，故此码被称为“V”码。码。在前一个在前一个V码后，若经奇数个（包括码后，若经奇数个（包括0个）传号后出现个）传号后出现“0000”，用取代节，用取代节“000V”来来取代取代“0000”；若经过偶数个传号后出现；若经过偶数个传号后出现“0000”时，取代节用时，取代节用“B00V”形式，其中形式，其中B作为作为传号附加脉冲，其极性符合交替翻转原则，传号附加脉冲，其极性符合交替翻转

19、原则，V与与B极性相同，违背极性交替原则。极性相同，违背极性交替原则。可以证明，当两个可以证明，当两个V码之间的传号数目为奇数时，输出编码序列码之间的传号数目为奇数时，输出编码序列中加入的中加入的V码的极码的极性也是交替翻转的，不会破坏性也是交替翻转的，不会破坏“无直流分量无直流分量”的基本要求；但当两的基本要求；但当两V码间的传号数目为偶数码间的传号数目为偶数时，将会导致某一极性的时，将会导致某一极性的V码增加，会使编码信号序列中产生直流分量，解决办法是：码增加，会使编码信号序列中产生直流分量，解决办法是：HDB3码是一种连连“0”抑制编码抑制编码。具体编码规则如下：第六章第六章 数字基带传

20、输系统数字基带传输系统第18页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）2双极性三阶高密度码双极性三阶高密度码（HDB3码）码）从接收HDB3序列中找出V码，将该V码连同它前边的三位（或者是“000”，或者是“B00”）全部用“0”代换；HDB3的解码非常简单，可分为以下两步：HDB3编解码举例 现在做完代换的序列中的正或负脉冲都代表原始信源数据中的“1”，只要我们对其进行简单的整流处理，就得到信源输出的单极性归零（RZ）码。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第19页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的

21、常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）2双极性三阶高密度码双极性三阶高密度码（HDB3码）码）二进制码 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 AMI编码 0+0 0 0 0 0 0+0 0 0+0 0 0 0 0 0+0 0 0 0 0 0-+-0 0+0 0 0 0 -HDB3编码 0+0-0 0 0 0+0 0 0+0 0 0+0 0+0 0 0 0+0 0 +0 0+-0 0 0 V 0 0 0 V B 0 0 V B 0 0 V 替代节归零 0+0

22、0 0 0 0 0+0 0 0+0 0 0 0 0 0+0 0 0 0 0 0+-+0 0-0 0 0 0 +（AMI码）整流（1=1）（二进制码）0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1发发 送送 方方 编编 码码接接 收收 方方 解解 码码图图6-10HDB3编码与解码举例编码与解码举例 第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第20页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）2双极性三阶高密度码双极性三

23、阶高密度码（HDB3码）码）Ps（f）NRZ（只示出主辨）HDB3 AMI 0 fs/2 f s f 图图6-11HDB3编码的功率谱密度以及和其他编码的比较编码的功率谱密度以及和其他编码的比较 第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第21页，共49页，编辑于2022年，星期三6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）3双相码双相码（Manchester码）码）数据代码数据代码11001010111双相码双相码相当代码相当代码1010010110011001101010NRZ波形波形双极性双极性t双相码波形双相码波形双极性双极性t双相码相当于用双相码相当于用

24、2位位NRZ码码传输一位原数据代码。传输一位原数据代码。双相码特别利于收端时钟恢复，双相码特别利于收端时钟恢复，这一点是以牺牲频带为代价的。这一点是以牺牲频带为代价的。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第22页，共49页，编辑于2022年，星期三4 差分双相码差分双相码 为了解决双相码因极性反转而引起的译码为了解决双相码因极性反转而引起的译码错误，可以采用差分码的概念。双相码是利用每错误，可以采用差分码的概念。双相码是利用每个码元持续时间中间的电平跳变进行同步和信码个码元持续时间中间的电平跳变进行同步和信码表示（由负到正的跳变表示二进制表示（由负到正的跳变表示二进制“0”，由正，由

25、正到负的跳变表示二进制到负的跳变表示二进制“1”）。而在差分双相）。而在差分双相码编码中，每个码元中间的电平跳变用于同步，码编码中，每个码元中间的电平跳变用于同步，而每个码元的开始处是否存在额外的跳变用来确而每个码元的开始处是否存在额外的跳变用来确定信码。定信码。无无跳变则表示二进制跳变则表示二进制“1”，有有跳变则跳变则表示二进制表示二进制“0”。6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第23页，共49页，编辑于2022年，星期三5 密勒码：又称延迟调制码密勒码：又称延迟调制码 编码规则：编码规则：“1”码用码元中心

26、点出现跃变来表示，即用码用码元中心点出现跃变来表示，即用“10”或或“01”表示。表示。“0”码有两种情况：码有两种情况：单个单个“0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，时，在码元持续时间内不出现电平跃变，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，连连“0”时，在两个时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，码的边界处出现电平跃变，即即00”与与“11”交替。交替。6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第24页，共49页，编辑于2022年，星期三例：图例：图(a)是双相码的波形；是双相码的波形；图图

27、(b）为密勒码的波形；若两个）为密勒码的波形；若两个“1”码中间有一个码中间有一个“0”码时，码时，密勒码流中出现最大宽度为密勒码流中出现最大宽度为2Ts的波形，即两个码元周期。这的波形，即两个码元周期。这一性质可用来进行宏观检错。一性质可用来进行宏观检错。用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第25页，共49页，编辑于2022年，星期三6 CMI码：码：CMI码是传号反转码的简称。码是传号反转码的简称。编码规则：编码规则

28、：“1”码交替用码交替用“1 1”和和“0 0”两位码表示；两位码表示；“0”码码固定地用固定地用“01”表示。表示。波形图举例：如下图波形图举例：如下图(c)CMI码易于实现，含有丰富的定时信息。此外，由于码易于实现，含有丰富的定时信息。此外，由于10为禁用为禁用码组，不会出现码组，不会出现3个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。6.2基带传输的常用码型（线路传输码）基带传输的常用码型（线路传输码）第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第26页，共49页，编辑于2022年，星期三6.3基带脉冲传输与码间串扰基带脉冲传输与码间串扰码间串扰是由于码间

29、串扰是由于传输系统传输系统(发送、接发送、接收电路与传输媒体收电路与传输媒体)的非理想特性，的非理想特性，在通信接收端产生的一种干扰。在通信接收端产生的一种干扰。非理想特性往往因为系统的非理想特性往往因为系统的频带宽度频带宽度不不够宽，不能满足传输所发送够宽，不能满足传输所发送基带脉冲基带脉冲的的频带要求，这样和发送脉冲相比，使得频带要求，这样和发送脉冲相比，使得产生接收到传输脉冲波形的产生接收到传输脉冲波形的时间展宽时间展宽。我们希望使用尽量窄的系统频带，以提高系统的频带利用率。我们也希望使用尽量窄的基带脉冲以提高传输速率，但这需要更大带宽。某接收码元脉冲的展宽就会引起在邻近码元脉冲判决时刻

30、产生干扰。如何设计无码间串扰的基带系统？如何设计无码间串扰的基带系统？怎样提高基带系统的频带利用率？怎样提高基带系统的频带利用率？第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第27页，共49页，编辑于2022年，星期三6.3基带脉冲传输与码间串扰基带脉冲传输与码间串扰GT()C()GR()判决电路anann(t)发送滤波器接收滤波器传输信道接收时钟图图6-12基带系统模型基带系统模型H()基带脉冲an接收时钟发送时钟接收滤波器输出判决输出an判决门限第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第28页，共49页，编辑于2022年，星期三输入信号 码型变换后 传输的波形 信道输出 接收滤波输

31、出 位定时脉冲恢复的信息 错误码元 第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第29页，共49页，编辑于2022年，星期三码间串扰码间串扰两种误码原因：两种误码原因：码间串扰码间串扰 信道加性噪声信道加性噪声码间串扰原因：系统传输总特性不理想，导致前后码元的波码间串扰原因：系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判决造成干扰。决造成干扰。码间串扰严重时，会造成错误判决，如下图所示：码间串扰严重时，会造成错误判决，如下图所示：第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第30页，共49页，编

32、辑于2022年，星期三6.3基带脉冲传输与码间串扰基带脉冲传输与码间串扰设输入基带脉冲序列设输入基带脉冲序列an为一冲激序列，并用为一冲激序列，并用d(t)表示为：表示为：通过发送滤波器后，产生信号为通过发送滤波器后，产生信号为s(t)，表示为：，表示为：这儿这儿gT(t)是发送滤波器是发送滤波器GT()的冲激响应，可表示为：的冲激响应，可表示为：(6.3-1)(6.3-2)(6.3-3)GT()C()GR()判决电路anann(t)发送滤波器接收滤波器传输信道接收时钟H()s(t)r(t)d(t)d(t)第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第31页，共49页，编辑于2022年，星期

33、三6.3基带脉冲传输与码间串扰基带脉冲传输与码间串扰我们考察输入基带脉冲序列在经过发送滤波器我们考察输入基带脉冲序列在经过发送滤波器GT()、传输媒介、传输媒介C()、接收滤波器、接收滤波器GR()后的总输出，设为后的总输出，设为r(t)，则，则其中其中h(t)是是H()=GT()C()GR()的冲激响应，可表示为：的冲激响应，可表示为：(6.3-4)(6.3-5)GT()C()GR()判决电路anann(t)发送滤波器接收滤波器传输信道接收时钟H()s(t)r(t)d(t)d(t)第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第32页，共49页，编辑于2022年，星期三6.3基带脉冲传输与码

34、间串扰基带脉冲传输与码间串扰我们考察判决电路对第我们考察判决电路对第k个脉冲响应时刻个脉冲响应时刻(t=kTs)的判决结果，以确定的判决结果，以确定接收码元接收码元ak的取值。的取值。GT()C()GR()判决电路anann(t)发送滤波器接收滤波器传输信道接收时钟H()s(t)r(t)d(t)d(t)(6.3-6)to是考虑到接收定是考虑到接收定时的偏差。时的偏差。加性噪声对判决结加性噪声对判决结果的影响。果的影响。k以外的其他脉冲响应对判决结以外的其他脉冲响应对判决结果的影响果的影响码间串扰码间串扰。第第k个脉冲响应自身的判个脉冲响应自身的判决结果决结果。第六章第六章 数字基带传输系统数字

35、基带传输系统第33页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性GT()C()GR()判决电路anan发送滤波器接收滤波器传输信道接收时钟H()r(t)系统无码间串扰，要求对于输入脉冲系统无码间串扰，要求对于输入脉冲(t-kTs)，在接收滤波在接收滤波器输出端的响应器输出端的响应h(t-kTs)须满足：须满足：或(6.4-1)不一定要等于不一定要等于1,非零的常数即可。非零的常数即可。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第34页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性tttttTs2Ts3

36、Ts4Ts5Ts-Ts0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts-Ts0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts-Ts0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts-Ts0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts-Ts0tTs2Ts3Ts4Ts5Ts-Ts0h5(t-2Ts)(t-2Ts)有码间串扰，码速有码间串扰，码速再低些可消除。再低些可消除。无码间串扰，无码间串扰，码速再高些也码速再高些也没问题。没问题。有码间串扰，码有码间串扰，码速再高些或低些速再高些或低些可能消除。可能消除。H()输入输出h1(t-2Ts)h2(t-2Ts)h4(t-2Ts)h3(t-2Ts)无码间串扰，无码间串扰，码速不可再码速不可再高，低若干高，低若干倍也没问题。

37、倍也没问题。无码间串无码间串扰，码速扰，码速可再高一可再高一倍。倍。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第35页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性在一定的码速条件下，有的系统会由于特性不理想产生码间串在一定的码速条件下，有的系统会由于特性不理想产生码间串扰，有的系统则无码间串扰。扰，有的系统则无码间串扰。在特定的码速条件下，在特定的码速条件下，什么样的系统特性无码间串扰？什么样的系统特性无码间串扰？在一定的系统特性条件下，采用在一定的系统特性条件下，采用多高的码元传输速率，可以作到无多高的码元传输速率，可以作到无码间串扰？码间串

38、扰？特定系统特性条件下，特定系统特性条件下，无码间串扰的最大速率是多少？无码间串扰的最大速率是多少？特定系统的频带利用率是多少？采用最佳的系统特性和技术，系统的特定系统的频带利用率是多少？采用最佳的系统特性和技术，系统的频频带利用率最大可达到多少？带利用率最大可达到多少？第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第36页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性1.理想低通基带传输特性理想低通基带传输特性H(f)0w-wf(Hz)1输入输入(t)输出输出h(t)h(t)t012w22w32w42w-12w-22w-32w-42w带宽带宽B=w

39、Hz的理想低通，无码间串扰的的理想低通，无码间串扰的最小码元间隔为最小码元间隔为1/2w秒秒，最最大码元速率为大码元速率为2w波特波特。最大频带利用率最大频带利用率2波特波特/Hz。带宽带宽B=wHz第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第37页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性1.理想低通基带传输特性理想低通基带传输特性h(t)t带宽带宽B=1/2TsHz的理想低通，无码间串扰的的理想低通，无码间串扰的最小码元间隔为最小码元间隔为Ts秒秒，最大码元速率为最大码元速率为1/Ts波特波特。最大频带利用率最大频带利用率2波特波特/Hz

40、。0-4Ts-3Ts-2Ts-TsTs2Ts3Ts4Ts0输入输入(t)输出输出h(t)-TsTsTsH()带宽带宽B=1/2TsHz第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第38页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性2.非理想低通基带传输特性非理想低通基带传输特性或(6.4-2)根据无码间串扰的要求：根据无码间串扰的要求：寻求满足上式的系统特性寻求满足上式的系统特性H()。可以证明，基带系统的传输特性只要满足下面的要求，系可以证明，基带系统的传输特性只要满足下面的要求，系统都可以做到在抽样判决时刻不存在码间串扰。统都可以做到在抽样判

41、决时刻不存在码间串扰。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第39页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性2.非理想低通基带传输特性非理想低通基带传输特性基带系统的传输特性只要满足下面的要求，系统都可以做基带系统的传输特性只要满足下面的要求，系统都可以做到在抽样判决时刻不存在码间串扰。到在抽样判决时刻不存在码间串扰。或或(6.4-3)只要是常数便可。只要是常数便可。等效等效“理想理想”低通特性。低通特性。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第40页，共49页，编辑于2022年，星期三Ts非理想低通基带非理想低通基带传输特性传

42、输特性H()6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性2.非理想低通基带传输特性非理想低通基带传输特性f012Ts1Ts32Ts-12Ts-1Ts-32Ts等效等效“理想理想”低低通特性通特性Heq()非理想低通的非理想低通的“滚降特性滚降特性”下降部分关于下降部分关于f=1/2Ts对称互补对称互补。第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第41页，共49页，编辑于2022年，星期三2.非理想低通基带传输特性非理想低通基带传输特性滚降特性滚降特性H1()滚降系数滚降系数=1f012Ts1Ts图图6-13滚降特性低通传输特性滚降特性低通传输特性6.4无码间串扰的基带传输特性无码

43、间串扰的基带传输特性Ts等效等效“理想理想”低低通特性通特性Heq()滚降系数滚降系数=0滚降特性滚降特性H3()滚降系数滚降系数=0.5滚降特性滚降特性H2()滚降系数滚降系数=0.75滚降特性滚降特性H4()滚降系数滚降系数=0.25“”如何确定？第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第42页，共49页，编辑于2022年，星期三滚降特性滚降特性H1()滚降系数滚降系数=16.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性f012Ts1Ts图图6-14滚降特性低通传输特性滚降特性低通传输特性Ts等效等效“理想理想”低通低通Heq()滚降系数滚降系数=0滚降特性滚降特性H3()滚降

44、系数滚降系数=0.5升余弦滚降特性升余弦滚降特性2.非理想低通基带传输特性非理想低通基带传输特性(6.4-4)第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第43页，共49页，编辑于2022年，星期三2.非理想低通基带传输特性非理想低通基带传输特性6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性图图6-15升余弦滚降特性低通的冲激响应升余弦滚降特性低通的冲激响应t0Ts2Ts3Ts-3Ts-2Ts-Tsh(t)滚降系数滚降系数(=1)的的升余弦滚降特性低升余弦滚降特性低通的冲激响应通的冲激响应h1(t)理想低通理想低通(=0)的的冲激响应冲激响应h0(t)(6.4-13)第六章第六章 数

45、字基带传输系统数字基带传输系统第44页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性2.非理想低通基带传输特性非理想低通基带传输特性任意滚降系数任意滚降系数下，升余弦特性低通系统下，升余弦特性低通系统H()与与h(t)任意滚降系数任意滚降系数下，基带传输系统的频带利用率下，基带传输系统的频带利用率(6.4-6)(6.4-5)频带利用率频带利用率=无码间串扰最大码速无码间串扰最大码速/系统带宽系统带宽 =2/(1+)单位单位：波特波特/Hz第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第45页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传

46、输特性无码间串扰的基带传输特性最大最大频带利用率频带利用率max=2/(1+)|=0=2(波特波特/Hz)奈奎斯特带宽奈奎斯特带宽奈奎斯特速率奈奎斯特速率奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则:基带系统特性满足基带系统特性满足(6.4-3)要求的，要求的，均可在特定抽样时刻均可在特定抽样时刻nTs无码间串扰，最大码速达无码间串扰，最大码速达1/Ts波特。波特。具有滚降特性的传输系统，可等效为一种具有滚降特性的传输系统，可等效为一种“理想理想”低通低通Heq(f)或或Heq()，其最大带宽为，其最大带宽为1/2TsHz，称为，称为奈奎斯特带宽奈奎斯特带宽fN。满足满足(6.4-3)的传输系统，无码间串

47、扰的最大码速可达奈奎斯特的传输系统，无码间串扰的最大码速可达奈奎斯特带宽带宽fN的的2倍，即倍，即1/Ts=2fN波特，称为波特，称为奈奎斯特速率奈奎斯特速率。奈奎斯特带宽是一种等效带宽，只有奈奎斯特带宽是一种等效带宽，只有真正的理想低通真正的理想低通(=0)的实际带宽和的实际带宽和奈奈奎斯特带宽奎斯特带宽相同，可以达到相同，可以达到2波特波特/Hz的的频带利用率。频带利用率。2波特波特/Hz是基带系统无码间串扰频带是基带系统无码间串扰频带利用率的上限利用率的上限max。一般情况下，。一般情况下，0系系统的频带利用率都小于统的频带利用率都小于2波特波特/Hz。第六章第六章 数字基带传输系统数字

48、基带传输系统第46页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性应用举例应用举例例例1某基带传输系统特性如下图，是否可以无码间串扰？系统某基带传输系统特性如下图，是否可以无码间串扰？系统的滚降系数是多少？无码间串扰的最大速率是多少？最大频带利的滚降系数是多少？无码间串扰的最大速率是多少？最大频带利用率是多少？还有哪些速率可消除码间串扰？用率是多少？还有哪些速率可消除码间串扰？f(Hz)0100020003000-1000-2000-3000H(f)Heq(f)-fNfN滚降系数滚降系数=0.5无码间串扰的最大速率无码间串扰的最大速率Rmax=400

49、0波特波特最大频带利用率最大频带利用率max=4/3波特波特/Hz无码间串扰的速率还有无码间串扰的速率还有2000、4000/3、1000、800、2000/3、第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第47页，共49页，编辑于2022年，星期三6.4无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性应用举例应用举例例例2某基带数字信源输出码元速率某基带数字信源输出码元速率1M波特波特，试画出一种基带传输系，试画出一种基带传输系统特性，可以达到统特性，可以达到1.6波特波特/Hz的频带利用率。系统的奈奎斯特带宽的频带利用率。系统的奈奎斯特带宽是多少？实际带宽是多少？滚降系数是多少？是多少？

50、实际带宽是多少？滚降系数是多少？系统的奈奎斯特带宽是系统的奈奎斯特带宽是0.5MHz实际带宽是实际带宽是0.625MHz滚降系数是滚降系数是=0.25f(MHz)00.250.50.75H(f)Heq(f)-fNfN0.1250.3750.625-0.5-0.25-0.75如果达到如果达到1波特波特/Hz的频带利的频带利用率用率,基带传输系统特性怎样基带传输系统特性怎样？第六章第六章 数字基带传输系统数字基带传输系统第48页，共49页，编辑于2022年，星期三交换机交换机交换机交换机PBXPBXCTI LinkCTI Link交换机交换机交换机交换机PBXPBXCTI W/SCTI W/SPS