第5章复习学习.pptx

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1、1基带传输中必须解决三个基本问题：(1)码型设计 根据线路传输的要求，选择合适的码型，又称为线路编码问题。原始消息代码必须编成适合于传输用的码型。(2)波形设计 找到无码间串扰的信号波形，是传输波形设计要考虑的主要问题。(3)系统优化 部分响应系统 均衡器第1页/共47页2码型设计的主要原则对于传输频带低端受限的信道，线路码型频谱中应不含直流分量；信号抗噪声能力好,误码扩散越小越好;易于从信号中提取位定时信息;线路码流中高频分量应尽量少；码型变换过程不受信源统计特性影响，即能适应信源的变化；线路码型具有一定的误码检测能力;编译码设备尽量简单。第2页/共47页3带宽带宽B位定时分量位定时分量直流

2、分量直流分量(0、1等概等概)单极性单极性NRZ1/T无无有有双极性双极性NRZ1/T无无无无单极性单极性RZ1/有有有有半占空RZB=2/T码元速率Rs=1/T第3页/共47页4 任意随机信号g(t)的功率谱都可分解为交变分量u(t)和稳态分量a(t)的功率谱之和 功率谱1.稳态分量a(t)的功率谱Pa(f)离散谱，根据它可以确定随机信号是否包含直流分量(n=0)和定时分量(n=1)。2.交变分量u(t)的功率谱Pu(f)连续谱，根据它可以确定随机信号的谱零点带宽。第4页/共47页5 讨论功率谱可得以下结论：1）功率谱形状取决于单个波形的频谱函数。所以波形设计只讨论单个波形。2）时域波形的占

3、空比愈小，频带愈宽。3）凡是0、1等概的双极性码均无离散谱，因此这种码型无直流分量和位定时分量。4）单极性归零码的离散谱中有位定时分量，因此可直接提取,是其它码型提取同步信号时需要的一种过渡码型。第5页/共47页6无码间串扰的传输条件(时域)抽样值无失真的充要条件 接收波形在抽样点上不存在码间干扰。第6页/共47页7无码间串扰的传输条件(频域)奈奎斯特第一准则物理意义：把传递函数S()在轴上以2/T为间隔切开，然后分段沿轴平移到(/T,/T)区间内，将它们叠加起来，结果应当为一个常数，这种特性称为等效低通特性。第7页/共47页8第8页/共47页9重点：抽样判决间隔T的确定T：接收方的抽样判决间

4、隔Rs：码元速率第9页/共47页10无码间串扰的传输波形1理想低通信号所有无码间串扰的传输系统中带宽最小的1.工程上实现困难2.尾部衰减特性很差第10页/共47页112升余弦滚降信号1.频域滚降,易实现2.拖尾按t-3衰减3.带宽增加第11页/共47页12带宽和频带利用率输入序列的码元速率为码元速率一定，最小传输带宽(单位为Hz)Nyquist带宽频带利用率1：单位频带的码元传输速率。最高频带利用率第12页/共47页13频带利用率2：单位频带的信息传输速率。M元码，最高频带利用率带宽一定时，最高传输速率Nyquist速率带宽一定时，最小码元间隔Nyquist间隔第13页/共47页14模拟信号带

5、宽为W，对它进行抽样每个样值编为n位M元码，则码元速率抽样频率基带传输的传输带宽频带利用率模拟信号的数字传输第14页/共47页15部分响应基带传输系统奈奎斯特第二准则：有控制地在某些码元的取样时刻引入码间串扰，而在其余码元的取样时刻无码间串扰，就可以使频带利用率达到理论上的最大值，同时又可降低对定时精度的要求。通常把满足奈奎斯特第二准则的波形称为部分响应波形。利用部分响应波形进行传送的基带传输系统称为部分响应系统。第15页/共47页16第类部分响应波形 1.拖尾按t-2衰减2.频带利用率高第16页/共47页17相关编码1.错误传播2.接收序列初值的确定第17页/共47页18模2判决(单极性)相

6、关编码预编码(双极性)第18页/共47页19 初始状态初始状态 初始状态初始状态1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 10 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 11 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 01 1 1 2 1 0 0 1 1 1 1 0 1 2 2 01 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1+0 0 0-2 0 2 2 0 0 0 0 2 0-2-2 01 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1单极性双极性第19页/共47页20二元码差错率特性曲线单极性双极性Pb10lg(S/

7、N)第20页/共47页21单极性二元码和双极性二元码的比较误比特率Pb相同时，单极性二元码要求的信号平均功率是双极性二元码的2倍，或者说单极性NRZ码的信噪比要比双极性NRZ码大3dB。S/N相同时，双极性二元码的差错率低于单极性二元码。双极性二元码的判决门限为0电平，该电平极易获得且稳定。第21页/共47页22M元码差错率特性曲线10lg(S/N)Ps24816M=32第22页/共47页23M元码传输的特性 功率利用率 对于给定的误码率Ps，M越大，要求的信噪比越高，或者说功率利用率随着M的增加而明显变差。频带利用率 M元码的频带利用率是二元码的log2M倍。M越大，频带利用率越高，这对于频

8、带受限的信道是有利的。第23页/共47页24以上图所示的4级移位寄存器为例，图中线性反馈逻辑服从以下递归关系式：m序列的产生和性质第24页/共47页25n级线性反馈移位寄存器n级线性反馈移位寄存器的特征多项式m序列本原多项式第25页/共47页26m序列的性质：a)周期为2n-1；b)一个序列中“1”和“0”出现的概率大致相同，“1”码只比“0”码多一个；(平衡性)c)M序列有2n-1个游程，其中长度为1占1/2，长度为2占1/4，长度为3占1/8，以此类推,最长的游程是n个连1码,次长的游程是n-1个连0码。(游程分布特性)d)m序列的自相关函数只有两种取值。当“0”、“1”码分别取值为“-1

9、”、“+1”时，其自相关函数如图所示。(相关特性)第26页/共47页27扰码和解扰 扰码技术，就是不用增加多余的码元而搅乱信号，改变数字信号的统计特性，使其近似于白噪声统计特性，这样就可以给数字通信系统的设计和性能估计带来很大的方便。用m序列对信源序列进行扰码，以使信源序列随机化。在接收端用同样的m序列解扰，恢复原有的信源序列。伪随机信号具有一定的随机特征：平衡性、游程分布和相关性。第27页/共47页28扰码和解扰原理 扰码器能使输入序列变为伪随机码，因而在基带传输系统中可代替限制连“0”码的各种复杂的码型变换。第28页/共47页29采用扰码方法的主要缺点：1.差错扩散。由反馈逻辑引入的，反馈

10、项数越多，差错扩散也越多。2.有可能输出全0(全1)码,但可能性很小。第29页/共47页30m序列在误码测试中的应用 在接收设备的末端，由同步信号控制,产生一个与发端相同的本地m序列。将本地m序列与收端解调出的m序列逐位进行模2加运算，一旦有错，就会出现1码，用计数器计数，便可统计错误码元的个数及比率。图6-33 误码测试原理方框图习题第30页/共47页31眼图(Eye pattern)第31页/共47页32均衡(Equalization)频域均衡，是从校正系统的频率特性出发，用滤波器特性去补偿基带系统的特性，使包括均衡器在内的基带系统的总特性满足无失真传输条件；时域均衡，是从校正系统的时域特

11、性出发，利用均衡器产生的时间波形去直接校正已畸变的波形，以抵消码间串扰，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。第32页/共47页33横向滤波器第33页/共47页341、峰值失真准则2、均方失真准则均衡效果的衡量第34页/共47页35横向滤波器的实现1、迫零调整法 按照最小峰值失真准则，当起始失真D01时，调整2N个抽头系数，使yk满足 “迫零”均衡器的使用要求：D01，即只有当均衡器输入端信号的眼图的“眼睛”睁开时才能使用该均衡器。2、最小均方误差法第35页/共47页36均衡器构成手动均衡器自动均衡器预置式均衡自适应均衡器周期调整连续调整线性均衡（不变或缓慢变化信道）例：横向

12、滤波器非线性均衡（无线信道）例：反馈判决均衡器第36页/共47页37再生中继系统 再生中继原理框图第37页/共47页38本章结束第38页/共47页39第六章 习题 6.1 二元信息序列01001100000100111，画出它所对应的双极性非归零码、传号差分码、CMI(第一个1为“11”)、数字双相码(10表示0)的波形。6.2 二元信息序列10011000001100000101,画出它所对应的单极性归零码、AMI码和HDB3码的波形。（注：第一个V与前面最近V之间有奇数个传号码）6.3 有4个连1与4个连0交替出现的序列，画出用单极性不归零码、AMI码、HDB3表示时的波形图。第39页/共

13、47页40 6.4 什么是基带信号？数字传输信道对基带信号有何要求？6.5 从传输角度看，AMI码有何优缺点?为什么在数字通信系统中常采用HDB3码?6.6 二进制信号的信息速率为64kbit/s，若采用=0.4的升余弦滚降频谱信号，(1)求它的时域表达式；(2)画出它的频谱图；(3)求传输带宽；(4)求频带利用率。第40页/共47页41 6.7 设基带系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成的总特性为H()。若要求以2/Ts波特的速率进行数据传输，试检验图题6.7所示各种H()能否满足抽样点上无码间串扰的条件？第41页/共47页42 6.8 设二进制基带传输特性为试确定该系统最高的码元传输速率

14、Rb及相应码元间隔 TS。*6.14 若要求基带传输系统的误比特率为10-6和10-7，求采用下列基带信号时所需要的信噪比 (1)单极性NRZ码；(2)双极性NRZ码；第42页/共47页43 6.17 已知某线性反馈移位寄存器的特征多项式系数的八进制表示为107，若移位寄存器的起始状态为全1。(1)求末级输出序列；(2)输出序列是否为m序列？为什么？第43页/共47页44题1 理想低通型信道的截止频率为1024kHz，当传输以下二进制信号时求信号的频带利用率和最高信息速率。1）理想低通信号；2）全升余弦信号；3）NRZ码；4）RZ码。题2 对模拟信号f(t)进行线性 PCM编码，量化电平数 L

15、=32。PCM信号先通过=0.4，截止频率为7kHz的升余弦滚降滤波器，然后再进行传输。1)二进制基带信号无串扰传输时的最高信息速率；2)可允许模拟信号f(t)的最高频率分量fh。第44页/共47页45题3 传输码元速率为103Bd的数字基带信号，试问下图三种传输函数中哪一种好，并简要说明理由。第45页/共47页46题5 如何测量眼图？眼图与系统性能有什么关系？题6 设计一个3级移位寄存器组成的扰码和解码系统，本原多项式为(1)画出扰码器和解扰器方框图；(2)若输入为全1码，求扰码器输出序列。题4 已知输入二元数码序列为0010110，试列表计算预编码、相关编码和解码过程。(传输采用双极性信号)第46页/共47页47感谢您的观看！第47页/共47页