数字与数据通信基带传输幻灯片.ppt

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1、数字与数据通信基带数字与数据通信基带传输传输第1页，共76页，编辑于2022年，星期六 物理实线传输信道物理实线传输信道 1 1、双绞线电缆、双绞线电缆 双双绞绞线线是是由由两两条条相相互互绝绝缘缘的的铜铜导导线线扭扭绞绞起起来来构构成成的的，一一对对线线作作为为一一条条通通信信线线路路。双双绞绞线线可可用用于于传传输输模模拟拟信信号号，也也可可用用于于传传输输数数字字信信号号，其其通通信信距距离离一一般般为为几几到到几几十十公公里里。信道的传输特性呈信道的传输特性呈低通低通型特性。型特性。由由于于双双绞绞线线成成本本低低廉廉且且性性能能较较好好，在在数数据据通通信信和和计计算算机机特特通通信

2、信网网中中都都是是一一种种普普遍遍采采用用的的传传输输媒媒介介。目目前前，在在某某些些专专门门系系统统中中，双双绞绞线线在在短短距距离离传传输输中中的的速速率率已已达达100100155M 155M bit/sbit/s。第2页，共76页，编辑于2022年，星期六内导体芯线内导体芯线绝缘绝缘内屏蔽内屏蔽外屏蔽外屏蔽外套外套双绞线（双绞线（拧成扭绞状的电缆，拧成扭绞状的电缆，又称对称电缆又称对称电缆）优点：较稳定优点：较稳定 缺点：损耗较大缺点：损耗较大 屏蔽双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线 (STP)(STP)非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线 (UTP)(UTP)常用的双绞

3、线为常用的双绞线为3 3类类(16Mbit/s)(16Mbit/s)和和5 5类类(155Mbit/s)(155Mbit/s)两种两种以铝箔以铝箔屏蔽以屏蔽以减少干减少干扰和串扰和串音音双绞线外双绞线外无任何屏无任何屏蔽层蔽层第3页，共76页，编辑于2022年，星期六第4页，共76页，编辑于2022年，星期六 物理实线传输信道物理实线传输信道 2 2、同轴电缆、同轴电缆 由由一一对对导导体体组组成成，但但它它们们是是按按同同轴轴的的形形式式构构成成线线对对，其其中中最最里里层层是是内内导导体体芯芯线线，外外包包一一层层绝绝缘缘材材料料，外外面面再再套套一一个个空空心心的的圆圆柱柱形形外外导导体

4、体，最最外外层层是是其其保保护护作作用用的的塑塑料外皮。内导体和外导体构成一组线对。料外皮。内导体和外导体构成一组线对。同同轴轴电电缆缆具具有有很很好好的的抗抗干干扰扰性性，它它比比双双绞绞线线具具有有较较好好的的频率特性，具有更高的传输速率。但其成本较高。频率特性，具有更高的传输速率。但其成本较高。与与双双绞绞线线信信道道特特性性相相同同，同同轴轴电电缆缆信信道道特特性性也也是是低低通通特特性性，但它的低通带宽要比双绞线的频带宽。但它的低通带宽要比双绞线的频带宽。第5页，共76页，编辑于2022年，星期六铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体保护套保护套同轴电缆同轴电缆 优点：外导体接地、屏蔽干扰

5、优点：外导体接地、屏蔽干扰第6页，共76页，编辑于2022年，星期六（b b）同轴电缆实例）同轴电缆实例 （c c）海底同轴电缆实例）海底同轴电缆实例 第7页，共76页，编辑于2022年，星期六 电话网传输信道电话网传输信道 所所谓谓电电话话网网传传输输信信道道是是指指通通过过传传输输话话音音信信号号的的电电话话网网络络传传输输数据信号数据信号 电电话话网网是是专专门门设设计计用用于于传传输输话话音音信信号号的的，话话音音信信号号的的频频带带范范围围是是3003003400Hz3400Hz，是属于，是属于带通带通型信道。型信道。所所以以电电话话网网的的网网络络设设计计也也是是对对应应带带通通型

6、型信信号号的的带带通通型型信信道道，对对当当前前广广泛泛采采用用的的数数字字程程控控交交换换机机电电话话网网络络而而言言，带带通通型型信信道道的的限限制制主主要要体体现现在在交交换换机机中中的的PCMPCM编编码码、解解码码的的带带限限滤滤波波器器，它它们们的的频频带带限限制制通常是通常是3003003400Hz3400Hz。电电话话网网传传输输信信道道的的总总合合特特性性是是属属于于带带通通型型信信道道，其其通通带带频频率率范范围围是是3003003400Hz3400Hz。第8页，共76页，编辑于2022年，星期六 数字数据传输信道数字数据传输信道 采采用用PCMPCM数数字字信信道道作作为

7、为数数据据信信号号传传输输信信道道称称为为数数字字数数据据传传输信道（输信道（DDNDDN数字数据网）数字数据网）这这种种信信道道的的连连接接方方式式是是，将将多多个个低低速速数数据据终终端端输输出出的的信信号号经经过过时时分分多多路路复复用用或或集集中中合合成成到到 64Kbit/s 64Kbit/s 速速率率，然然后后直直接接以以数数字字方方式式合合入入到到PCM30PCM30路路系系统统的的某某一一个个时时隙隙，最最后后复复用用到到2.048Mbit/s2.048Mbit/s（一次群或基群速率）在数字线路上传输。（一次群或基群速率）在数字线路上传输。数字线路：光纤传输系统，数字微波及卫星

8、等传输系统数字线路：光纤传输系统，数字微波及卫星等传输系统 该该传传输输系系统统的的传传输输速速率率高高，传传输输质质量量好好，是是比比较较理理想想的的数据传输信道，是当前大力发展的一种数据传输方式。数据传输信道，是当前大力发展的一种数据传输方式。第9页，共76页，编辑于2022年，星期六第10页，共76页，编辑于2022年，星期六第11页，共76页，编辑于2022年，星期六为为适适应应前前述述三三种种类类型型传传输输信信道道，有有三三种种数数据据信信号号传传输输的的基基本本方方法法，即即基基带带传传输输、频频带带传传输输（或或称称调调制制传传输）及数字数据传输输）及数字数据传输第12页，共7

9、6页，编辑于2022年，星期六2.基带传输码型的要求 1 1、传传输输码码型型的的功功率率谱谱中中应应不不含含直直流流分分量量，同时低频分量要尽量少。同时低频分量要尽量少。2 2、传传输输码码型型的的功功率率谱谱高高频频分分量量应应尽尽量量少少，节省传输频带并且减少电磁干扰。节省传输频带并且减少电磁干扰。第三章第三章 数据信号传输数据信号传输第13页，共76页，编辑于2022年，星期六 3、便于定时时钟的提取 传传输输码码型型功功率率谱谱中中应应含含有有定定时时钟钟信信息息，以以便便接接收收端端能能提提取取必必需需的的定定时时钟钟信信息息，实实现现系统的同步。系统的同步。4 4、传输码型应具有

10、一定的检测误码的能力、传输码型应具有一定的检测误码的能力 信信号号在在信信道道中中传传输输时时，由由于于各各种种因因素素的的影影响响，有有可可能能产产生生误误码码，若若传传输输码码型型有有一一定定的的规规律律性性，那那么么就就可可根根据据这这一一规规律律性性来来检检测测是是否有误码，做到自动监测，保证传输质量。否有误码，做到自动监测，保证传输质量。第14页，共76页，编辑于2022年，星期六 5 5、对信源统计依赖性最小、对信源统计依赖性最小 对对信信源源具具有有透透明明性性，信信道道上上传传输输的的基基带带传传输输码码型型应应具具有有对对信信源源统统计计依依赖赖最最小小的的特特性性，即即对对

11、信信源源经经信信源源编编码码后后，直直接接转转换换的的数数字字信信号号的的类类型型不不应应有有任任何何限限制制（例例如如“1”“1”和和“0”“0”出出现现的的概概率率及及连连“0”“0”多少等）。多少等）。第15页，共76页，编辑于2022年，星期六 6 6、要求码型变换设备简单、易于实现、要求码型变换设备简单、易于实现 由由信信息息源源直直接接转转换换的的数数字字信信号号不不适适合合于于直直接接在在电电缆缆信信道道中中传传输输，需需经经码码型型变变换换设设备备转转换换成成适适合合于于传传输输的的码码型型，要要求求码码型型变变换换设设备要简单、易于实现。备要简单、易于实现。第16页，共76页

12、，编辑于2022年，星期六2.常用数据序列形式分别画出分别画出1010011010100110的下列波形的下列波形单极性不归单极性不归0码码单极性归单极性归0码码双极性不归双极性不归0码码双极性归双极性归0码码AMI码码CMI码码第17页，共76页，编辑于2022年，星期六3.数据序列的频谱特性目目的的：通通过过研研究究数数据据序序列列的的频频谱谱特特性性，找找出出数数据据序序列列的的能能量分布特性量分布特性，以便决定信道的频带特性。，以便决定信道的频带特性。对对确确定定信信号号，可可用用傅傅里里叶叶变变换换方方法法求求得得信信号号频频谱谱，但但数数据据序序列列是是随随机机的的，不不能能再再用

13、用傅傅里里叶叶变变换换确确定定其其频频谱，只能用统计的方法研究其功率谱密度，简称功率谱。谱，只能用统计的方法研究其功率谱密度，简称功率谱。随随机机二二进进制制数数字字信信号号序序列列的的功功率率谱谱包包括括连连续续谱谱和和离离散散谱两个部分。谱两个部分。第18页，共76页，编辑于2022年，星期六单极性不归零码及其功率谱单极性不归零码及其功率谱第19页，共76页，编辑于2022年，星期六缺点：缺点：（1）有有直直流流成成分分，且且信信号号能能量量大大部部分分集集中中在在低低频频（占占空空比比越越大大，信信号号能能量量越越集集中中在在低低频部分）。频部分）。（2）提取时钟提取时钟fB困难。困难。

14、（3）无无检检测测误误码码能能力力，因因传传输输码码型型无无规规律。律。（4）与与信信源源统统计计特特性性关关系系密密切切，长长“0”串出现不可避免。串出现不可避免。第20页，共76页，编辑于2022年，星期六单极性归零码（单极性归零码（=T=TB B/2/2）及功率谱及功率谱第21页，共76页，编辑于2022年，星期六二进制数字信号序列的功率谱曲线二进制数字信号序列的功率谱曲线第22页，共76页，编辑于2022年，星期六AMIAMI码及功率谱码及功率谱第23页，共76页，编辑于2022年，星期六优点：优点：（1 1）无无直直流流成成份份，低低频频成成份份也也少少（由由于于AMIAMI码码的的

15、传传号号码码极极性性交交替替反反转转），有有利利于于采采用用变变量量器器进进行行远远供供电电源源的的隔隔离离，而而且且对对变变量量器器的的要求（如体积）也可以降低。要求（如体积）也可以降低。（2 2）高高频频成成份份少少。这这不不仅仅可可节节省省传传输输频频带带、提提高高信信道道利利用用率率，同同时时也也可可以以减减少少电电磁磁感感应引起的串话。应引起的串话。第24页，共76页，编辑于2022年，星期六（3 3）码码型型功功率率谱谱中中虽虽无无f fB B定定时时钟钟频频率率成成份份，但但经经全全波波整整流流，可可将将AMIAMI码码变变换换成成单单极极性性半半占占空空码码，就就会会含含有有定

16、定时时钟钟f fB B成成份份，便便可可从从中中提取定时钟成份。提取定时钟成份。（4 4）AM1AM1码具有一定的检错能力。码具有一定的检错能力。缺点：缺点：长长“0”0”串串会会出出现现，不不利利于于定定时时钟钟提提取取，为克服这一缺点，引入了为克服这一缺点，引入了HDB3HDB3码。码。第25页，共76页，编辑于2022年，星期六CMICMI码码 CMI CMI 码码是是传传号号反反转转码码的的简简称称，编编码码规规则则为为：“1”1”码码交交替替用用“00”00”和和“11”11”表表示示；“0”0”码用码用“01”01”表示。表示。优点：优点：没没有有直直流流分分量量，且且有有频频繁繁

17、出出现现波波形形跳跳变变，便便于定时信息提取，具有误码监测能力。于定时信息提取，具有误码监测能力。第26页，共76页，编辑于2022年，星期六曼彻斯特码（双相码）（以太网）曼彻斯特码（双相码）（以太网）每每个个码码元元用用两两个个连连续续极极性性相相反反的的脉脉冲冲来表示来表示 比如：比如：“0”10 “1”01优点：优点：无直流分量无直流分量 最长连最长连0数为数为2 定时信息丰富定时信息丰富 编译码电路简单编译码电路简单缺点：码元速率提高了一倍缺点：码元速率提高了一倍第27页，共76页，编辑于2022年，星期六差分曼彻斯特码差分曼彻斯特码先求相对码，再用相对码做曼彻斯特码先求相对码，再用相

18、对码做曼彻斯特码优点：优点：避免极性反转时引起的译码错误避免极性反转时引起的译码错误第28页，共76页，编辑于2022年，星期六11000 1000010“0”10 “1”01第29页，共76页，编辑于2022年，星期六各种信号编码方案频谱密度各种信号编码方案频谱密度第30页，共76页，编辑于2022年，星期六二、数据信号的基带传输1.基带传输系统构成模型基基带带数数据据信信号号：数数据据终终端端输输出出的的数数据据信信号号代代码码序列。序列。基基带带数数据据信信号号的的主主要要特特征征是是：信信号号的的主主要要能能量量是集中于从是集中于从 0 0 开始至某一频率的低通型频带。开始至某一频率的

19、低通型频带。基带：基带：基带数据信号所占的低通型频带。基带数据信号所占的低通型频带。基带传输：基带传输：不搬移基带信号频谱的传输方式。不搬移基带信号频谱的传输方式。第31页，共76页，编辑于2022年，星期六发送滤波发送滤波信道信道接收滤波接收滤波均衡均衡取样判决取样判决噪声噪声akk12基带数据传输系统构成模型基带数据传输系统构成模型发送滤波器：发送滤波器：平滑滤波，起限制信号频带的作用；平滑滤波，起限制信号频带的作用；信道：信道：同轴电缆、对称电缆、架空明线；同轴电缆、对称电缆、架空明线；接收滤波器：接收滤波器：滤除带外噪声和干扰；滤除带外噪声和干扰；均衡：均衡：对接收波形进行均衡，改善信

20、道特性的不理想；对接收波形进行均衡，改善信道特性的不理想；抽样判决抽样判决器：器：在规定时刻进行抽样，对抽样值进行判决，确定在规定时刻进行抽样，对抽样值进行判决，确定是是“0”0”还是还是“1”1”；第32页，共76页，编辑于2022年，星期六2.理想低通网络波形形成 奈奎斯特第一准则码间干扰：由于传输特性的不理想，加上加性噪声的影响，使脉冲宽度展宽，延伸到相邻的码元中去，从而造成邻近码元的相互干扰 1 1、无码间干扰的时域条件、无码间干扰的时域条件第33页，共76页，编辑于2022年，星期六传递函数：传递函数：其中，其中，f fN为截止频率，也就是理想低通网络的带宽为截止频率，也就是理想低通

21、网络的带宽 理想低通特性理想低通特性第34页，共76页，编辑于2022年，星期六我们知道，网络对单位冲激脉冲我们知道，网络对单位冲激脉冲(t)的响应，就是的响应，就是网络传递函数的傅立叶反变换，即网络传递函数的傅立叶反变换，即为了分析方便，通常令为了分析方便，通常令td=0第35页，共76页，编辑于2022年，星期六 单位冲激脉冲通过理想低通网络的输出响应单位冲激脉冲通过理想低通网络的输出响应(1)(1)t=0时时有有输输出出最最大大值值，且且波波形形出出现现拖拖尾尾，其其拖拖尾尾的幅度是随时间而逐渐衰减的；的幅度是随时间而逐渐衰减的；(2)(2)其其响响应应值值在在时时间间轴轴上上具具有有很

22、很多多零零点点。第第一一个个零零点点是是1/2BN，以以后后各各相相邻邻零零点点的的间间隔隔都都是是1/2BN （BN是是理理想想低低通的截止频率）。通的截止频率）。第36页，共76页，编辑于2022年，星期六单位冲激脉冲序列单位冲激脉冲序列第37页，共76页，编辑于2022年，星期六最最大大值值点点处处抽抽样样判判决决示示意意图图第38页，共76页，编辑于2022年，星期六对对于于等等效效成成截截止止频频率率为为f fc c的的理理想想低低通通网网络络来来说说，若若数数字字信信号号以以2 2f fc c的的符符号号速速率率传传输输，则则在在各各码码元元的的间间隔隔处处（即即TB=1/2BN的

23、的整整数数倍倍处处）进进行行抽抽样样判判决决，不不产产生生码码间间干干扰扰，可正确识别出每一个码元。可正确识别出每一个码元。第39页，共76页，编辑于2022年，星期六奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则如如果果系系统统等等效效网网络络具具有有理理想想低低通通特特性性，且且截截止止频频率率为为BN ，则则系系统统中中允允许许的的最最高高码码元元速速率率（极极限限速速率率）为为2BN，这这时时的的系系统统输输出出波波形形在在峰值点上不产生码间干扰。峰值点上不产生码间干扰。国国际际上上把把BN称称为为奈奈奎奎斯斯特特频频带带,2BN称称为为奈奈奎奎斯斯特特速速率率，TB=1/2BN称称为为奈奈奎奎斯斯

24、特特间间隔隔 无无码码间间干干扰扰的的码码速速率率为为：2BN/k(Bd)，最最高高频频带利用率为：带利用率为：2（Bd/Hz）第40页，共76页，编辑于2022年，星期六无码间干扰的时域条件无码间干扰的时域条件也就是说，也就是说，h(t)h(t)的值除的值除t=0t=0时不为零外时不为零外,在其他所有抽样点均为零。在其他所有抽样点均为零。第41页，共76页，编辑于2022年，星期六 2 2、无码间干扰的频域条件、无码间干扰的频域条件 在在频频域域看看，该该系系统统的的传传输输特特性性按按2/Ts切切段段叠叠加加后后，再再搬搬回回（-/Ts,/Ts ）区区间间叠叠加加，叠叠加加后后若若其其幅幅

25、度度为为常常数数，则则表表明明此此基基带带传传输输系统可实现无码间干扰传输。系统可实现无码间干扰传输。第42页，共76页，编辑于2022年，星期六无码间干扰的频域条件无码间干扰的频域条件码码元元传传输输速速率率与与传传输输系系统统特特性性之之间间的的关关系系称称为为奈奈奎奎斯斯特特第第一一准准则则。它它为为我我们们确确定定某某基基带带系系统统是是否否存存在码间串扰提供了理论依据。在码间串扰提供了理论依据。第43页，共76页，编辑于2022年，星期六3.具有幅度滚降特性的低通网络 波形形成 理想低通特性的理想基带传输系统，频谱窄，能理想低通特性的理想基带传输系统，频谱窄，能达到极限传输速率，但有

26、如下两个缺点：达到极限传输速率，但有如下两个缺点：理想低通传递函数物理上理想低通传递函数物理上不可实现不可实现的，频率截的，频率截止特性过于陡峭，且拖尾振荡幅度大，收敛慢；止特性过于陡峭，且拖尾振荡幅度大，收敛慢；对接收端定时抽样时钟信号的准确度要求极高对接收端定时抽样时钟信号的准确度要求极高因其具有波动幅度很大的拖尾，必须严格在规定的时间取样，稍有偏差，就会有码间干扰。第44页，共76页，编辑于2022年，星期六 图中，图中，C点称为奇对称点称为奇对称点，传输特性的曲线段关点，传输特性的曲线段关于这点作奇对称。于这点作奇对称。幅频特性滚降的传递函数幅频特性滚降的传递函数 的取值应是在的取值应

27、是在 0 01 1的范围内的范围内H(f)100.5(1+)(1-)BNfCH(f)100.5BN(1+)BNfC第45页，共76页，编辑于2022年，星期六余弦滚降系统余弦滚降系统 第46页，共76页，编辑于2022年，星期六引入滚降系数引入滚降系数 后，系统的后，系统的最高传码率最高传码率不变，但是此不变，但是此时系统的时系统的带宽带宽扩展为扩展为 系统的系统的频带利用率频带利用率为为 第47页，共76页，编辑于2022年，星期六4.部分响应形成系统部分响应系统的思想：一一种种可可实实现现的的形形成成系系统统，它它允允许许存存在在一一定定的的、但但受受控控的的码码间间干干扰扰，而而在在接接

28、收收端端可可以以加加以以消消除除，这这样样的的系系统统既既能能使使频频带带利利用用率率提提高高到到理理论论上上的的最最大大值值，使使其其响响应应波波形形的的前前导导和和后后尾尾波波动动随随时时间间有有较较快快衰衰减减，又近似地物理实现。又近似地物理实现。第48页，共76页，编辑于2022年，星期六 1 1、第一类部分响应编码、第一类部分响应编码二个在时间上错开二个在时间上错开T T的理想低通的冲激响应波形相加的理想低通的冲激响应波形相加tg(t)T2T3T4TT2T3T01码间干扰码间干扰第49页，共76页，编辑于2022年，星期六第50页，共76页，编辑于2022年，星期六特别提醒特别提醒1

29、、波形的拖尾按照、波形的拖尾按照t2速率衰减速率衰减2、频谱限制在、频谱限制在（-/Ts,/Ts ）之间）之间 传输带宽为传输带宽为 BN=1/2Ts 频带利用率为频带利用率为 2（Bd/Hz）第51页，共76页，编辑于2022年，星期六 码码间间串串扰扰只只发发生生在在前前后后码码元元之之间间，对对其其他他码码元元不影响，是确定的，可控的，在接收端可以消除的不影响，是确定的，可控的，在接收端可以消除的tg(t)T2T3T4TT2T3T01码元发生串扰示意图码元发生串扰示意图第52页，共76页，编辑于2022年，星期六怎么消除？怎么消除？发发送送端端发发1个个“1”码码，接接收收端端会会收收到

30、到2个个“1”码码，在在接接收收端端收收到到的的前前一一个个“1”码码作作为为接接收收的的“1”码码，而而延延迟迟T时时间间后后收收到到的的“1”就可以不计，判为就可以不计，判为“0”第53页，共76页，编辑于2022年，星期六误码扩散误码扩散 码码元元的的恢恢复复必必须须参参考考前前一一码码元元的的判判决决结结果果，只只要要有有一一个个码元发生错误判决，会相继影响后面的码元码元发生错误判决，会相继影响后面的码元 为为了了避避免免误误码码扩扩散散现现象象，在在部部分分响响应应系系统统中中通通常常采采用用预预编编码码，来解决，来解决误码扩散误码扩散 问题。问题。预编码：即产生差分码预编码：即产生

31、差分码整个过程可概括为：预编码相关编码模整个过程可概括为：预编码相关编码模2 2判决判决第54页，共76页，编辑于2022年，星期六TT相加相加发送低通发送低通信道信道接收低通接收低通取样判决取样判决bkakbk-1bk-1ckk模模2判决判决预编码预编码相关编码相关编码模模2理想低通形成网络理想低通形成网络预编码部分的信号变换关系为：预编码部分的信号变换关系为：相关编码部分的信号变换关系为：相关编码部分的信号变换关系为：第一类部分响应编码的原理性框图第一类部分响应编码的原理性框图第55页，共76页，编辑于2022年，星期六信号变换过程举例如下：信号变换过程举例如下：设设ak为为0011100

32、101，则有：，则有：收端收端 ck=0 或或 2 时，可判决时，可判决 k=0；ck=1时，可判决时，可判决 k=1ak 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1bkckk1 1 1 0 0 110 000 0 1112210100 111 0 0 10 1ak 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1bkckk0 0 0 1 1 001112211100 121001 1100 1 0 101第56页，共76页，编辑于2022年，星期六由上面例题可得出两点结论：由上面例题可得出两点结论：不不论论b bk-1k-1的的初初始始状状态态为为0 0 或或1 1，接接收收端端都都能能恢恢复复原原发发数

33、数据据序序列列，即即数数据据的的传传输输不不受受预预编编码码电电路路初始值影响；初始值影响；由由于于采采用用预预编编码码后后，k k的的判判决决仅仅与与c ck k有有关关，而而与与a ak-1k-1无无关关，所所以以 k k的的判判决决与与先先行行码码无无关关，即即解解决了误码扩散的问题决了误码扩散的问题。第57页，共76页，编辑于2022年，星期六 第一类部分响应信号的频谱如书表第一类部分响应信号的频谱如书表2-12-1（3838页）所示，页）所示，频谱是余弦形的，对于某些低频特性不好的信道来说，传频谱是余弦形的，对于某些低频特性不好的信道来说，传输这样的信号会带来信号失真，基带信号还要经

34、过单边带输这样的信号会带来信号失真，基带信号还要经过单边带调制，则要求基带信号的低频分量越小越好，要求得到一调制，则要求基带信号的低频分量越小越好，要求得到一个正弦形的频谱信号。个正弦形的频谱信号。T发送低通发送低通信道信道接收低通接收低通判决判决bkakbk-1k取样脉冲取样脉冲预编码预编码取样取样ck第一类部分响应编码的系统框图第一类部分响应编码的系统框图第58页，共76页，编辑于2022年，星期六形成形成SSBSSB信号的滤波特性信号的滤波特性 理想高通理想高通得到上边带得到上边带理想低通理想低通得到下边带得到下边带第59页，共76页，编辑于2022年，星期六单边带信号的频谱单边带信号的

35、频谱 理想高通理想高通得到上边带得到上边带理想低通理想低通得到下边带得到下边带第60页，共76页，编辑于2022年，星期六tg(t)T2T3T4TT2T3T01-1第四类部分响应形成波形第四类部分响应形成波形g(t)g(t)2 2、第四类部分响应编码、第四类部分响应编码 采采用用时时间间上上错错开开2T2T的的两两个个理理想想低低通通的的形形成成波波形形相相减作为基本传输波形，频谱为正弦形的减作为基本传输波形，频谱为正弦形的第61页，共76页，编辑于2022年，星期六 由由上上图图可可见见波波形形的的前前导导和和后后尾尾波波动动随随时时间间的的衰衰减比单个理想低通的形成波形加快。减比单个理想低

36、通的形成波形加快。但但是是带带宽宽与与理理想想低低通通网网络络的的带带宽宽一一样样，因因此此，以以该该波波形形作作为为系系统统传传输输波波形形可可以以达达到到每每赫赫2 2 BdBd的极限速率。的极限速率。误码扩散问题仍需通过预编码解决。误码扩散问题仍需通过预编码解决。第62页，共76页，编辑于2022年，星期六信号变换过程举例如下：信号变换过程举例如下：同样设同样设ak为为0011100101，则有：，则有：ak 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1bkckkak 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1bkckk001110010111000 01 10 1 0 00 10 0 1 1-1

37、 00-1 0 100111 0 01011 10 01 01 11 00 0-1 -11 0 0 1 0-1当收端当收端 ck=0时，可判决时，可判决 k=0；ck=1时，可判决时，可判决 k=1第63页，共76页，编辑于2022年，星期六 由上面例题可得出两点结论：由上面例题可得出两点结论：不不论论b bk-1k-1和和b bk-2k-2的的初初始始状状态态为为0 0 或或1 1，接收端都能恢复原发数据序列；接收端都能恢复原发数据序列；由由于于采采用用预预编编码码后后，k k的的判判决决仅仅与与c ck k有有关关，而而与与a ak-2k-2无无关关，所所以以 k k的的判判决决与与先先行

38、码无关，即解决了误码扩散的问题。行码无关，即解决了误码扩散的问题。第64页，共76页，编辑于2022年，星期六6.数据传输系统中的时域均衡 在实际通信系统中，总的传输特性一般不能完全理想，不可避免地存在码间干扰，采用均衡器可以消除或减小通信系统参数变化引起的码间干扰。频域均衡频域均衡（了解）（了解）频域均衡的思路是利用频域均衡的思路是利用幅度均衡器幅度均衡器和和相位均衡器相位均衡器来来补偿补偿传输传输系统幅频特性和相频特性的不理想，即保证传输系统对各频率系统幅频特性和相频特性的不理想，即保证传输系统对各频率分量具有相同的传输系数分量具有相同的传输系数(即在通带内应有平直的幅频特性即在通带内应有

39、平直的幅频特性)和和相同的传输时延相同的传输时延(线性相频特性线性相频特性)，这样，就可消除符号间干扰。，这样，就可消除符号间干扰。01ffNH(f)2f td第65页，共76页，编辑于2022年，星期六时域均衡：时域均衡：思思路路是是消消除除接接收收的的时时域域信信号号波波形形的的取取样样点点处处的的码码间间干干扰扰，并并不不是是要要求求传传输输波波形形的的所所有有细细节都与奈氏准则所要求的理想波形完全一致。节都与奈氏准则所要求的理想波形完全一致。时时域域均均衡衡是是对对信信号号在在时时域域上上进进行行处处理理，较较频频域域均均衡衡更更直直接接，更更直直观观，数数字字通通信信系系统统常常常常

40、采用。采用。第66页，共76页，编辑于2022年，星期六时域均衡的原理（教材时域均衡的原理（教材39页）页）多级抽头延迟线、可变增益电路和求和器组成。多级抽头延迟线、可变增益电路和求和器组成。第67页，共76页，编辑于2022年，星期六5.数据序列的扰乱与解扰在前面的讨论中，我们假定数据序列是随机的，在前面的讨论中，我们假定数据序列是随机的，但是有时有一些特殊情况，如一段短时间的连但是有时有一些特殊情况，如一段短时间的连 “0”0”或连或连“1”1”、一些短周期的确定性数据序列等、一些短周期的确定性数据序列等 例如：例如：1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

41、0 0 在这个序列中在这个序列中，11个连个连“0”串串、共有共有15“0”，只，只有有5个个“1”，“1”和和“0”严重不平衡，失去了随机性严重不平衡，失去了随机性第68页，共76页，编辑于2022年，星期六这样的数据信号对传输系统是不利的这样的数据信号对传输系统是不利的这主要是由于：这主要是由于：可可能能产产生生交交调调串串音音。长长“0”0”或或“1”1”序序列列具具有有很很强强的单频分量，造成对相邻信道数据信号的干扰的单频分量，造成对相邻信道数据信号的干扰 可可能能造造成成传传输输系系统统失失步步。长长 “0”0”或或长长“1”1”序序列列可能造成接收端提取定时信息困难可能造成接收端提

42、取定时信息困难 可可能能造造成成均均衡衡器器调调节节信信息息丢丢失失。时时域域均均衡衡器器调调节节加加权权系系数数需需要要数数据据信信号号具具有有足足够够的的随随机机性性，否否则则可可能能导导致致均均衡衡器中的滤波器发散而不能正常工作。器中的滤波器发散而不能正常工作。第69页，共76页，编辑于2022年，星期六扰扰乱乱：就就是是将将输输入入数数据据按按某某种种规规律律变变换换成成长长周周期期（随随机机）序序列列，且且 “0”0”和和“1”1”平平衡衡，使之具有足够的随机性。使之具有足够的随机性。解解扰扰：扰扰乱乱的的逆逆过过程程，在在接接收收端端要要还还原原成成原原始数据序列，需要进行解扰。始

43、数据序列，需要进行解扰。前前面面提提到到的的数数据据序序列列，经经过过图图3-21(a)3-21(a)（6161页页）图图示示的的扰扰乱器后将变换成如下的随机序列：乱器后将变换成如下的随机序列：1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 经过扰乱后的序列，经过扰乱后的序列，“0”和和“1”的数目都是的数目都是10个个第70页，共76页，编辑于2022年，星期六扰码：用一个随机序列与数据序列进行模扰码：用一个随机序列与数据序列进行模2加加解扰：用解扰：用同一个同一个随机序列与被扰序列进行模随机序列与被扰序列进行模2 2 加加 但是为了接收端的解扰，必须在接收端

44、产生一个与发但是为了接收端的解扰，必须在接收端产生一个与发送端完全一致的，并且在时间上同步的随机序列。送端完全一致的，并且在时间上同步的随机序列。实际实际上完全随机的序列是不能再现的。上完全随机的序列是不能再现的。因此，我们只能产生近似的扰乱效果，即用因此，我们只能产生近似的扰乱效果，即用伪随机序伪随机序列列来来代替完全随机序列进行扰乱与解扰的作用。代替完全随机序列进行扰乱与解扰的作用。第71页，共76页，编辑于2022年，星期六伪随机序列伪随机序列 目目前前在在扰扰码码和和解解扰扰中中广广泛泛使使用用mm序序列列作作为伪随机序列。为伪随机序列。mm序序列列：最最长长线线性性反反馈馈移移位位寄

45、寄存存器器序序列列，它它是是由由带带线线性性反反馈馈的的移移位位寄寄存存器器产产生生的的序序列列，并并且且有有最最长长的的周周期期（只只有有某某些些特特定定的的反反馈馈连连接才能产生最长周期）。接才能产生最长周期）。第72页，共76页，编辑于2022年，星期六4 4级级mm序列产生器序列产生器第73页，共76页，编辑于2022年，星期六移位脉冲节拍D1输出D2输出D3输出D4输出反馈值010001100010200100301001410011500110601101711010810101901011101011111011111211110131110014110001510001第74页，共76页，编辑于2022年，星期六在在第第15个个移移位位脉脉冲冲的的作作用用 下下，移移位位寄寄存存器器又又回回到到初初始始状状态态，即即输输出出序序列列周周期期是是15。输出序列为输出序列为1000100110101111移移位位寄寄存存器器任任一一级级输输出出的的序序列列都都是是周周期期为为15的的序序列列，它它们们之之间间只只是是循循环环移移位位的的关关系系，通通过过任任一一级级输输出出序序列列的的移移位位可可以以得得到到其其他他级的输出。级的输出。第75页，共76页，编辑于2022年，星期六作业作业教材教材86页：页：2-2，2-4第76页，共76页，编辑于2022年，星期六