数字信号基带传输第节四学习教案.pptx

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1、数字信号基带传输数字信号基带传输(chun sh)第节四第节四第一页，共28页。2 2 4 4 部分响应系统部分响应系统(xtng)(xtng)（奈奎斯特第二准则）（奈奎斯特第二准则）奈奎斯特第二准则奈奎斯特第二准则 有控制地在某些码元的抽样时刻引入码间有控制地在某些码元的抽样时刻引入码间干扰，而在其它码元的抽样时刻无码间干干扰，而在其它码元的抽样时刻无码间干扰，那么就能使频带利用率提高到理论上扰，那么就能使频带利用率提高到理论上的最大值，同时又可以降低对定时精度的的最大值，同时又可以降低对定时精度的要求。要求。通常把这种波形称为部分响应波形，利用通常把这种波形称为部分响应波形，利用部分响应波

2、形进行传送部分响应波形进行传送(chun sn)(chun sn)的基的基带传输系统称为部分响应系统带传输系统称为部分响应系统第1页/共27页第二页，共28页。3 3 4 4部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）准则）相关电平编码相关电平编码(第第I I类部分响应类部分响应)设发送编码序列为设发送编码序列为 ，当序列，当序列 进进入图示的编码器，则输出为入图示的编码器，则输出为 具有三电平值，即具有三电平值，即 、0 0（当（当 时）时）或或 具有三电平值，即具有三电平值，即0 0、1 1、2 2（当（当 时）时）这种由这种由 的二电平转换为的二电平转换

3、为 的三的三电平而导致的相邻信号间的相关性电平而导致的相邻信号间的相关性就是人为的将符号就是人为的将符号(fho)(fho)间干扰加入间干扰加入到发送信号的机制到发送信号的机制 理想LPF图 相关电平编码器第2页/共27页第三页，共28页。4 4 4 4 部分部分(b fen)(b fen)响应系统（奈奎斯特第二准则）响应系统（奈奎斯特第二准则）第一类部分响应第一类部分响应 将两个时间上相隔一个码元时间将两个时间上相隔一个码元时间 的的 波形波形(b xn)(b xn)相加，如下图相加，如下图(a(a）所示，则）所示，则相加后的波形相加后的波形(b xn)(b xn)为为其频谱函数其频谱函数

4、为：为：第3页/共27页第四页，共28页。5 5 4 4 部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）准则）第4页/共27页第五页，共28页。6 6 4 4 部分响应部分响应(xingyng)(xingyng)系统（奈奎斯特第二准则）（续）系统（奈奎斯特第二准则）（续）第一类部分响应第一类部分响应 这样，当发送码元这样，当发送码元 时，接收波时，接收波形形 在相应抽样时刻上获得的值由在相应抽样时刻上获得的值由 确定。确定。在接收时，为了恢复在接收时，为了恢复 ，需要进行，需要进行 这种检测方法的缺点一：一旦出现误判决，这种检测方法的缺点一：一旦出现误判决，则会

5、产生误码扩散现象。则会产生误码扩散现象。缺点二：参考缺点二：参考(cnko)(cnko)位位 有错，解码全有错，解码全非非由于这时的“干扰”是确定的，故仍然可以(ky)每秒传送 个码元。第5页/共27页第六页，共28页。7 7 4 4 部分响应系统部分响应系统(xtng)(xtng)（奈奎斯特第二准则）（续）（奈奎斯特第二准则）（续）举例举例1 1：相关电平编、解码：相关电平编、解码如：设如：设 为为1 1 1 0 1 0 0 11 1 1 0 1 0 0 1，假定，假定(jidng)(jidng)传输过程发生了错误，则有：传输过程发生了错误，则有：输入ka111010011-ka011101

6、00发送端kC12211101kC1222 11011-ka0111101-1接收端ka1111 0 1-1 2 第6页/共27页第七页，共28页。8 8 4 4部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）（续）准则）（续）举例举例(j l)2(j l)2：相关电平编、解码：相关电平编、解码 3 -3 1 -1 3 3 3-3 3 -1 1 设置错 2 0 -2 0 2 0 0 0 0 2 0 正确传输4 1 -1 1 1 1 1 3 3 3 1 -1 正确 2 0 -2 0 2 0 2 0 0 2 0 传输有错3 1 -1 -1 1 1-1 1 1 1 1

7、1 正确设2 0 -2 0 2 0 0 0 0 2 0正确传输22 0 -2 0 2 0 0 0 0 2 0 相关电平码 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 延迟一位 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1-1原序列1发送3电平序列接收无错序列参考接收含错序列参考参考第7页/共27页第八页，共28页。9 9 4 4 部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）准则）预编码、相关电平编码预编码、相关电平编码 概念：为了克服上述由源码概念：为了克服上述由源码 直接直接进行相关电平编码引起的部分响应信号进行相关电平编码引起的部分响应信号的严重的严重(ynzh

8、ng)(ynzhng)缺点缺点误码扩散和误码扩散和接收参考位不正确带来的误码。常采用接收参考位不正确带来的误码。常采用预编码预编码-相关电平编码，即首先将相关电平编码，即首先将 变变为差分码为差分码 ，再进行相关电平编码。，再进行相关电平编码。这是实用的第这是实用的第I I类部分响应。类部分响应。编、解码步骤编、解码步骤(设设 )：构成差分码构成差分码 双二进制码双二进制码 接收端恢复源码，判决规则为接收端恢复源码，判决规则为 预编码预编码-相关电平编码的优点相关电平编码的优点 ：在传输中，一旦发生差错，则解码后在传输中，一旦发生差错，则解码后只是该位有错，不会误码扩散。只是该位有错，不会误码

9、扩散。解码判决和参考位无关解码判决和参考位无关 第8页/共27页第九页，共28页。1010 4 4 部分部分(b fen)(b fen)响应系统（奈奎斯特第二准则）（续）响应系统（奈奎斯特第二准则）（续）举例举例1 1：预编码：预编码-相关电平相关电平(din pn)(din pn)编、解码编、解码 如：设如：设 为为1 1 1 0 1 0 0 11 1 1 0 1 0 0 1，假定传输过程不发生错误，则有：，假定传输过程不发生错误，则有：输入ka1111010011-kb01011000kb10110001发送端kC11121001kC11121001接收端2modkC11101001第9页

10、/共27页第十页，共28页。1111 4 4部分部分(b fen)(b fen)响应系统（奈奎斯特第二准则）（续）响应系统（奈奎斯特第二准则）（续）输入ka111010011-kb01011000kb10110001发送端kC11121001kC112 21001接收端2modkC110 001001o 举例2：预编码-相关电平编、解码o 如设 为1 1 1 0 1 0 0 1，假定(jidng)传输过程发生错误，则有o 第10页/共27页第十一页，共28页。1212 部分部分(b fen)(b fen)响应系统（奈奎斯特第二准则）响应系统（奈奎斯特第二准则）（续）（续）第一类部分第一类部分(

11、b fen)(b fen)响应编码系统组响应编码系统组成框图成框图 第11页/共27页第十二页，共28页。1313 4 4 部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）（续）准则）（续）第四类部分响应第四类部分响应 让两个时间上相隔两个码元时间的让两个时间上相隔两个码元时间的波形波形(b xn)(b xn)相减。即相减。即 编、解码步骤：编、解码步骤：构成差分码构成差分码 双二进制码双二进制码 接收端判决规则为接收端判决规则为 其频谱为第12页/共27页第十三页，共28页。1414 4 4 部分响应部分响应(xingyng)(xingyng)系统（奈奎斯特第二

12、准则）（续）系统（奈奎斯特第二准则）（续）部分响应的一般原理部分响应的一般原理 部分响应波形的一般表示式部分响应波形的一般表示式为为其中，其中，为为N N个冲激响应波形的个冲激响应波形的加权系数，其取值可加权系数，其取值可为正、负整数（包括为正、负整数（包括(boku)(boku)取取0 0值）。值）。的频谱函数为的频谱函数为第13页/共27页第十四页，共28页。1515 4 4 部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）（续）准则）（续）部分响应的一般原理部分响应的一般原理 设输入数据序列为设输入数据序列为 ，相应的，相应的相关编码相关编码(bin m)(

13、bin m)电平为电平为 ，则其，则其“预编码预编码(bin m)(bin m)相关编码相关编码(bin(bin m)m)模模2 2判决判决”过程为过程为 预编码预编码(bin m)(bin m)运算公式为运算公式为 相关编码相关编码(bin m)(bin m)的运算公式为的运算公式为 对对 作模作模L L运算可得输入数据运算可得输入数据 ，即，即 第14页/共27页第十五页，共28页。1616 4 4 部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）（续）准则）（续）部分响应的说明部分响应的说明 采用预编码形式的部分响应不存在错误传播问题，而采用预编码形式的部分

14、响应不存在错误传播问题，而且且(r qi)(r qi)接收端的译码也十分简单接收端的译码也十分简单 采用部分响应波形，能实现采用部分响应波形，能实现2 2波特赫的频带利用率，波特赫的频带利用率，而且而且(r qi)(r qi)通常它的通常它的“尾巴尾巴”衰减大和收敛快，还衰减大和收敛快，还可实现基带频谱结构的变化。可实现基带频谱结构的变化。常见的部分响应波形有五类，如下表所示。在同样输常见的部分响应波形有五类，如下表所示。在同样输入信噪比条件下，部分响应系统的抗噪声性能将比零入信噪比条件下，部分响应系统的抗噪声性能将比零类响应系统的要差（有效性的提高、可靠性下降）。类响应系统的要差（有效性的提

15、高、可靠性下降）。第15页/共27页第十六页，共28页。1717 4 4部分响应系统（奈奎斯特第二部分响应系统（奈奎斯特第二(d r)(d r)准则）（续）准则）（续）五类部分五类部分(b fen)(b fen)响应波形的比较响应波形的比较 第16页/共27页第十七页，共28页。1818 5 基带系统(xtng)抗噪声性能 发送滤波器信道接收滤波器)(fHT)(fHc)(fHR)(tn na)(tx图 数字基带传输系统)(tg取样判决器 na第17页/共27页第十八页，共28页。1919 5基带系统抗噪声(zoshng)性能 举例：有噪声、无噪声时接收判决电路举例：有噪声、无噪声时接收判决电路

16、(dinl)(dinl)的输入波形的输入波形 第18页/共27页第十九页，共28页。2020 5 5基带系统抗噪声基带系统抗噪声(zoshng)(zoshng)性能（续）性能（续）影响基带传输系统误码率的主要因素影响基带传输系统误码率的主要因素 码型、波形码型、波形 信道性能（带宽、传输性能）信道性能（带宽、传输性能）接收方式接收方式 判决采用判决采用(ciyng)(ciyng)的门限值（阈值）的门限值（阈值）o 双极性不归零基带信号的误码率计算o设基带传输系统无码间干扰，信道噪声是均值(jn zh)为零、方差为 的高斯白噪声。此时系统的平均误码率 为o式中，是发“1”，“0”的概率；是将“1

17、”错判为“0”的概率；是将“0”错判为“1”的概率o 第19页/共27页第二十页，共28页。2121 5 5基带系统抗噪声基带系统抗噪声(zoshng)(zoshng)性能（续）性能（续）双极性不归零基带信号的误码率计算双极性不归零基带信号的误码率计算(j(j sun)sun)1 1、确定抽样判决器输入端信号的统计特、确定抽样判决器输入端信号的统计特性性 抽样判决时刻抽样判决时刻 ，抽样值为抽样值为 传号抽样值和空号抽样值服从高斯分布：传号抽样值和空号抽样值服从高斯分布：第20页/共27页第二十一页，共28页。2222 2、给出传号、空号错误概率表达式 3、给出平均误码率表达式 4、求最佳门限

18、 为使 ，求极值 则最佳判决(pnju)门限电平为 当 5 5基带系统基带系统(xtng)(xtng)抗噪声性能（续）抗噪声性能（续）第21页/共27页第二十二页，共28页。2323 5、计算双极性非归零序列的误码率 将已知条件A及 代入，可得具体值 可见(kjin)误码率与信噪比 有关，随着信噪比的增加，误码率下降5 5基带系统基带系统(xtng)(xtng)抗噪声性能（续）抗噪声性能（续）第22页/共27页第二十三页，共28页。误差(wch)函数与互补误差(wch)函数：误差(wch)函数互补误差(wch)函数第23页/共27页第二十四页，共28页。2525 5 5基带系统抗噪声基带系统抗

19、噪声(zoshng)(zoshng)性能（续）性能（续）单极性不归零基带信号的误码率计算单极性不归零基带信号的误码率计算 抽样抽样(chu yn)(chu yn)判决时刻判决时刻 ，抽样抽样(chu yn)(chu yn)值为值为 传号抽样传号抽样(chu yn)(chu yn)值和空号抽样值和空号抽样(chu yn)(chu yn)值服从高斯分布：值服从高斯分布：单极性基带波形的最佳门限电平为单极性基带波形的最佳门限电平为当当 ，此时系统误码率为此时系统误码率为第24页/共27页第二十五页，共28页。2626 5 5基带系统基带系统(xtng)(xtng)抗噪声性能（续）抗噪声性能（续）三元

20、码的误码率计算三元码的误码率计算 设相邻幅度电平的间隔设相邻幅度电平的间隔(jin g)(jin g)为为A A，则其信号幅度有三个：，则其信号幅度有三个：-A-A，0 0，+A+A。抽样判决时刻抽样判决时刻 ，抽样值为抽样值为 抽样值服从高斯分布：抽样值服从高斯分布：若这三种幅度等概出现，最佳判决电平若这三种幅度等概出现，最佳判决电平（最佳门限电平）选为（最佳门限电平）选为 A/2 A/2、+A/2+A/2。第25页/共27页第二十六页，共28页。2727 5 5基带系统抗噪声基带系统抗噪声(zoshng)(zoshng)性能（续）性能（续）-A电平发生错误(cuw)判决的概率 0电平发生错误(cuw)判决的概率+A电平发生错误(cuw)判决的概率则三元码误码率为第26页/共27页第二十七页，共28页。2828 感谢您的观看(gunkn)。第27页/共27页第二十八页，共28页。